以太坊獨立的樹

1. 走進以太坊網路

目錄

術語「以太坊節點」是指以某種方式與以太坊網路交互的程序。從簡單的手機錢包應用程序到存儲整個區塊鏈副本的計算機，任何設備均可扮演以太坊節點。

所有節點都以某種方式充當通信點，但以太坊網路中的節點分為多種類型。

與比特幣不同，以太坊找不到任何程序作為參考實施方案。在比特幣生態系統中， 比特幣核心 是主要節點軟體，以太坊黃皮書則提出了一系列獨立（但兼容）的程序。目前最流行的是Geth和Parity。

若要以允許獨立驗證區塊鏈數據的方式連接以太坊網路，則應使用之前提到的軟體運行全節點。

該軟體將從其他節點下載區塊，並驗證其所含交易的正確性。軟體還將運行調用的所有智能合約，確保接收的信息與其他節點相同。如果一切按計劃運行，我們可以認為所有節點設備均存儲相同的區塊鏈副本。

全節點對於以太坊的運行至關重要。如果沒有遍布全球的眾多節點，網路將喪失其抗審查性與去中心化特性。

通過運行全節點，您可以直接為網路的 健康 和安全發展貢獻一份力量。然而，全節點通常需要使用獨立的機器完成運行和維護。對於無法（或單純不願）運行全節點的用戶，輕節點是更好的選擇。

顧名思義，輕節點均為輕量級設備，可顯著降低資源和空間佔用率。手機或筆記本電腦等攜帶型設備均可作為輕節點。然而，降低開銷也要付出代價：輕節點無法完全實現自給自足。它們無法與整條區塊鏈同步，需要全節點提供相關信息。

輕節點備受商戶、服務供應商和用戶的青睞。在不必使用全節點並且運行成本過高的情況下，它們廣泛應用於支收付款。

挖礦節點既可以是全節點客戶端，也可以是輕節點客戶端。「挖礦節點」這個術語的使用方式與比特幣生態系統不同，但依然應用於識別參與者。

如需參與以太坊挖礦，必須使用一些附加硬體。最常見的做法是構建 礦機 。用戶通過礦機將多個GPU（圖形處理器）連接起來，高速計算哈希數據。

礦工可以選擇兩種挖礦方案：單獨挖礦或加入礦池。 單獨挖礦 表示礦工獨自創建區塊。如果成功，則獨享挖礦獎勵。如果加入 礦池 ，眾多礦工的哈希算力會結合起來。出塊速度得以提升，但挖礦獎勵將由眾多礦工共享。

區塊鏈最重要的特性之一就是「開放訪問」。這表明任何人均可運行以太坊節點，並通過驗證交易和區塊強化網路。

與比特幣相似，許多企業都提供即插即用的以太坊節點。如果只想啟動並運行單一節點，這種設備無疑是最佳選擇，缺點是必須為便捷性額外付費。

如前文所述，以太坊中存在眾多不同類型的節點軟體實施方案，例如Geth和Parity。若要運行個人節點，必須掌握所選實施方案的安裝流程。

除非運行名為 歸檔節點 的特殊節點，否則消費級筆記本電腦足以支持以太坊全節點正常運行。不過，最好不要使用日常工作設備，因為節點會嚴重拖慢運行速度。

運行個人節點時，建議設備始終在線。倘若節點離線，再次聯網時可能耗費大量的時間進行同步。因此，最好選擇造價低廉並且易於維護的設備。您甚至可以通過Raspberry Pi運行輕節點。

隨著網路即將過渡到權益證明機制，以太坊挖礦不再是最安全的長期投資方式。過渡成功後，以太坊礦工只能將挖礦設備轉入其他網路或直接變賣。

鑒於過渡尚未完成，參與以太坊挖礦仍需使用特殊硬體（例如GPU或ASIC）。若要獲得可觀收益，則必須定製礦機並尋找電價低廉的礦場。此外，還需創建以太坊錢包並配置相應的挖礦軟體。這一切都會耗費大量的時間和資金。在參與挖礦前，請認真考量自己能否應對各種挑戰。（國內嚴禁挖礦，切勿以身試法）

ProgPow代表 程序化工作量證明 。這是以太坊挖礦演算法Ethash的擴展方案，旨在提升GPU的競爭力，使其超過ASIC。

在比特幣和以太坊社區，抗ASIC多年來一直是飽受爭議的話題。在比特幣網路中，ASIC已經成為主要的挖礦力量。

在以太坊中，ASIC並不是主流，相當一部分礦工仍然使用GPU。然而，隨著越來越多的公司將以太坊ASIC礦機引入市場，這種情況很快就會改變。然而，ASIC到底存在什麼問題呢？

一方面，ASIC明顯削弱網路的去中心化。如果GPU礦工無法盈利，不得不停止挖礦，哈希率最終就會集中在少數礦工手中。此外，ASIC晶元的開發成本相當昂貴，坐擁開發能力與資源的公司屈指可數。這種現狀有可能導致以太坊挖礦產業集中在少數公司手中，形成一定程度的行業壟斷。

自2018年以來，ProgPow的集成一直飽受爭議。有些人認為，它有益於以太坊生態系統的 健康 發展。另一些人則持反對態度，認為它可能導致硬分叉。隨著權益證明機制的到來，ProgPoW能否應用於網路仍然有待觀察。

以太坊與比特幣是一樣，均為開源平台。所有人都可以參與協議開發，或基於協議構建應用程序。事實上，以太坊也是區塊鏈領域目前最大的開發者社區。

Andreas Antonopoulos和Gavin Wood出品的 Mastering Ethereum ，以及Ethereum.org推出的 開發者資源 等都是新晉開發者理想的入門之選。

智能合約的概念於20世紀90年代首次提出。其在區塊鏈中的應用帶來了一系列全新挑戰。2014年由Gavin Wood提出的Solidity已經成為開發以太坊智能合約的主要編程語言，其語法與Java、JavaScript以及C++類似。

從本質上講，使用Solidity語言，開發者可以編寫在分解後可由以太坊虛擬機(EVM)解析的指令。您可以通過Solidity GitHub詳細了解其工作原理。

其實，Solidity語言並非以太坊開發者的唯一選擇。Vyper也是一種熱門的開發語言，其語法更接近Python。

2. linux配置中eth0和eth1做什麼用的

是一種光纖乙太網介面卡，按照乙太網通信協議進行信號傳輸。一般通過光纜與光纖乙太網交換機連接。

Eth0和eth1用於區分網卡名。它們的含義與windows本地連接1和本地連接2相同。

這里的子網卡不是一個實用的網路介面，但是它可以作為一個集合介面在系統中閃現，比如eth0：1，eth1：2。

(2)以太坊獨立的樹擴展閱讀：

Linux操作系統嵌入了TCP／IP協議棧，協議軟體具有路由轉發功能。路由和轉發依賴於在主機中安裝多個網卡作為路由器。

當某一網卡接收到度包時，系統內核會根據度包的目的IP地址查詢路由表，然後根據查詢結果將度包發送到另一網卡，最後通過該網卡發送度包。主機的進程是路由器的核心功能。

路由功能是通過修改Linux內核參數來實現的。sysctl命令用於配置和顯示／proc／sys目錄中的內核參數。

出於安全原因，Linux內核默認禁止數據包路由和轉發。在Linux系統中，有臨時和永久兩種方法啟用轉發功能。

3. 006：MPT與RLP|《ETH原理與智能合約開發》筆記

待字閨中開發了一門區塊鏈方面的課程：《深入淺出ETH原理與智能合約開發》，馬良老師講授。此文集記錄我的學習筆記。

課程共8節課。其中，前四課講ETH原理，後四課講智能合約。
第二課分為三部分：

這篇文章是第二課第二部分的學習筆記：MPT與RLP。

MPT，Merkle Patricia Tree，結合了Merkle Tree（默克爾樹）和 Patricia Tree（帕特里夏樹）的一種數據結構。
RLP，Recursive Length Prefix，一種編碼方法。

這是兩個非常重要的數據結構，在以太坊的區塊和交易中都有用到。

先分別介紹一下Merkle Tree 和 Patricia Tree。
Merkle Tree 和 Patricia Tree Merkle Tree 和 Patricia Tree
默克爾樹的解釋：對每一個交易計算其散列值（Hash），再對兩個散列值求他們的散列值。如果是奇數個，就把最後一個重復一次。最後得到的一個散列值就是默克爾樹根的值。如圖，交易1、1、2、3的散列值分別是HASH0、HASH1、HASH2、HASH3。HASH0和HASH1結合在一起計算散列值得HASH01，HASH2和HASH3結合在一起計算散列值得HASH23，接下來HASH01、HASH23結合在一起，計算散列值得HASH0123。

採用默克爾樹的好處是可以方便的判斷一個交易是否在區塊中。

Patricia Tree，可稱為壓縮前綴樹。如上圖右半部分。相同的前綴在同一分支中，後面一同的部分分叉出來，如test和toast，都有相同的t，est和oast在兩個分支中。

這個結構的好處是節省空間，因為每一級的鍵值可以是多個字元。

了解了Merkle Tree 和 Patricia Tree後，再來看這兩者混合後的產物——MPT。
這里的原理知識單獨來看不易理解，和具體的例子結合起來才更容易理解，此處先放上課件截圖。在後面的例子中再做說明。
Merkle Patricia Tree 規格 Merkle Patricia Tree 規格
在MPT中，還涉及到三個小的編碼標准。主要規則如圖。下面結合兩個例子說明一下。
三個編碼標准 三個編碼標准
HEX編碼的例子：從ASCII碼表中可以查出，b的十六進制編碼為62，o的十六進制編碼為6F，F在十六進制中就是15的意思。因為這是個葉子節點，最後加上0x10表示結束，也就是16。所以最後的編碼為[6 2 6 15 6 2 16]

HEX-Prefix編碼的例子：[6 2 6 15 6 2 16]，將其最後的0x10去掉，[6 2 6 15 6 2]。前面補一個四元組，其中（倒數）第0位是區分奇偶信息的，[6 2 6 15 6 2]是偶數位，第0位是0；第1位是區分節點類型的，這是葉子節點，第1位是1。所以這個四元組就是0010是2。「如果輸入key的長度是偶數則再添加一個四元組0x0在flag四元組之後。」，所以，最終的前綴是0x20。本例最終的結果，[32 98 111 98]，即[0x20, 0x62, 0x6F, 0x62]

下面是綜合性的例子，通過它可以很方便地理解前面的理論知識。值得多看幾篇，仔細休會。

初始的key-value對為：

其中，<>中的數據為key的16進制編碼。
MPT.jpg MPT.jpg
因為4組數據都有公共的6，所以這個節點的值為6，長度為1，奇數；節點類型：擴展節點；所以前綴就是0001，即1。

這是個擴展節點，它的值是一個Hashvalue，它指向一個分支節點。Hashvalue，具體指的是分支節點RLP編碼的結果的散列值。（RLP見下小節）

分支節點。上面4組數據的第2位是4和8兩種情況。在4的位置上存的是下面的擴展節點的散列值，在8的位置上存的是下面的葉子節點的散列值。

葉子節點。以68開頭的只有一個了。所以這個節點上的四元組就是6f727365了。它是偶數位。前綴是0x20（同前文HEX-Prefix編碼的例子）。這個葉子節點的value值為'stallion'。

擴展節點。在64之後，公共的部分是6f，這個擴展節點的key即為6f，前綴為0000，即00。這個擴展節點的value存放的是一個hashvalue，指向下一個節點，一個分支節點。

分支節點。646f已經表達完，這個節點的value值就是646f對應的值，'verb'。

除此之外，646f之後就是6，所以在這個分支節點的6位置上有一個散列值，指向下一個節點。

擴展節點。在646f6之後，公共的部分是7，其長度為1，奇數。所以前綴為0001。這個節點的value是一個散列值，指向下一個節點。

分支節點。646f67已經表達完，這個節點的value值就是646f67對應的值，'puppy'。

除此之外，646f67之後就是6，所以在這個分支節點的6位置上有一個散列值，指向下一個節點。

葉子節點。key為5，value為'coin'。長度為1，奇數，前綴0011，即3。

整個分析過程結束。可結合上圖和前文的理論多加復習。

這小節也是理論性較強，通過例子可以方便理解。先放上課件，再根據我的理解舉更多的例子。同樣，學習方法也是理論和例子配合學習。其中，list的例子在下篇文章的上機實驗部分再列舉。 RLP的編碼標准 RLP的編碼標准 再舉幾個例子 再舉幾個例子

4. 以太坊（ETH）的Berlin硬叉什麼時間開始

以太坊（Ethereum）挖礦

Berlin硬叉將標志著大都市時代的終結。 這是以太坊歷史上的關鍵階段，分兩個階段執行（拜占庭和君士坦丁堡），包括幾個分支，包括亞特蘭蒂斯，伊斯坦布爾，最後在Berlin達到頂峰。

5. polygon是什麼鏈

polygon有兩種鏈：獨立鏈和安全鏈。

1、"獨立 "鏈是不依賴以太坊的共識來保證安全的區塊鏈。這種解決方案面向那些已經擁有自己的驗證節點或正在尋求實施另一種可擴展性解決方案的項目。這些獨的鏈通常由企業網路或希望與 Polygon-Ethereum 生態系統整合的成熟鏈使用的。

2、"安全 "鏈是指沒有自己的驗證網路，而是依靠 Polygon 安全層的鏈。Polygon 擁有極高水平的安全性，同時允許開發者在各種安全解決方案中進行選擇，其中最受歡迎的是 Polygon PoS（Proof-of-Stake） 鏈。這些安全鏈旨在幫助那些需要可靠安全系統的初創企業和項目。

並且無論是獨立鏈還是安全鏈，對於開發者來說，部署起來都比較簡單。這種部署的簡易性給開發者提供了更多的選擇，以滿足其用戶的需求，而這種靈活性來自於 Polygon 的基礎架構。

polygon鏈的架構是：

無論是獨立鏈還是安全鏈，部署在 Polygon 上的區塊鏈都在同一個架構框架內運行。Polygon的架構有四個組成部分：以太坊層、安全層、Polygon 網路層和執行層。

1、以太坊層：Polygon使用以太坊作為其基礎層。這一層由以太坊上的一組智能合約組成，通過驗證節點、質押節點以及在 Polygon 和以太坊生態系統之間傳遞信息來進行結算。

這一層負責解決最終在以太坊上的處理流程。雖然這一層是可選項，但架構的這一組成部分是Polygon的優勢所在。它通過利用以太坊作為終結點，Polygon 可以很好地利用以太坊的安全性作為最終的護盾，並從中受益。

2、安全層：第二個架構層是一個可選的安全層。這一層被稱為 "驗證即服務"，因為它允許開發者利用幾種安全解決方案來驗證交易。用戶可以採用欺詐證明或 PoS 側鏈（以及其他解決方案）來保證安全。

3、Polygon網路層：Polygon網路層是一個由獨立區塊鏈組成的網路，它負責確定交易、生產區塊，並決定各自鏈的共識。這些鏈可以是獨立鏈，也可以是安全鏈。這些鏈的區塊生產者將他們各自的交易分組，根據安全解決方案，網路層將發布一個Merkle根作為第一層的檢查點。

4、執行層：最後還有執行層。執行層解釋並執行由 Polygon 網路層確定的交易。

6. 以太坊技術系列-以太坊數據結構

本篇文章和大家介紹一下以太坊的數據結構，上篇文章我們提到，以太坊為了實現智能合約這一功能，使用了基於賬戶的模型。我們來看看以太坊中數據結構。

既然是基於賬戶的模型，我們需要通過賬戶地址找到賬戶的狀態。就像通過銀行卡號可以找到你在銀行中的各種信息一樣。最簡單的想法當然是一個簡單的哈希表 key是賬戶地址 value是賬戶狀態。但這里有個問題解決不了。

輕節點如何校驗賬戶合法性？

上篇我們說過，區塊鏈中有2類節點，全節點和輕節點，輕節點只會存儲block header，所以輕節點如何才能校驗賬號是否合法呢？

這個思路和我們平時用的md5校驗一致，我們會對區塊內的信息進行hash運算從而得出區塊內信息唯一確定的值，區塊鏈所有節點中這個值都是相同的。

在這個過程中我們用到了一種數據結構Merkle Tree（哈希樹），我們先看下Merkle Tree（哈希樹）的示意圖。

上篇文章說到區塊鏈中的鏈表(哈希鏈)和我們平時常見鏈表不同的是將指針從地址改為了hash指，這里也一樣，哈希樹和二叉樹的區別有2個

1.將地址改為了哈希值

2.只有葉子節點存儲數據

回到之前的問題輕節點是如何校驗1個賬戶或交易是否是在鏈上的呢？

整個流程如上圖所示

1.輕節點需要判斷1個賬號是否合法

2.輕節點由於只存儲block header，所以拿到1個賬號的時候會向全節點發出請求

3.全節點存儲了所有賬戶狀態，將賬戶路徑中的需要計算用到的hash值返回給輕節點

4.輕節點本地進行計算根hash值，如果計算結果和自己存儲一致則賬戶合法，不一致則不合法。

那以太坊中的賬戶信息的數據結構就是這樣嗎？

直接用這樣的數據結構來存儲賬戶信息會有2個問題

查找困難

生成hash值不確定

第1個問題應該比較容易發現，在這個樹中尋找1個賬號需要的復雜度是O(n),因為沒有任何順序。

第2個問題其實也是因為無序導致的，無序的組合每個節點針對同一批賬戶生成的hash值不一致，這就導致無法達成共識。

既然2個問題都和順序有關，那我們類似二叉排序樹一樣，使用哈希排序樹是不是就可以解決問題了呢？

使用排序樹後會帶來另外1個問題

插入困難

因為要維持樹是有序的，很可能帶來樹結構的很大變動。

以太坊中使用了另外一種數據結構字典樹。和哈希樹不同，字典樹應該是很多地方都有使用。我們簡單來看下字典樹的結構。

字典樹能夠較好地解決哈希樹的2個缺點1.查找困難 2.生成的hash值不確定以及排序二叉樹的1個缺點 插入困難。

但字典樹我們可以看到可能樹的深度可能由於部分元素導致整棵樹深度非常深。

這時我們可以進一步優化，將相同路徑進行壓縮。這就是壓縮字典樹。

將哈希樹和壓縮字典樹結合，就可以得到以太坊存儲賬戶的最終數據結構-MPT。

將壓縮字典樹裡面的指針從地址改為指針，並且將數據存儲在葉子節點中即可。

介紹完狀態樹的數據結構，我們接下來討論1個問題，區塊中存儲的賬戶狀態是什麼樣的范圍。有2種選擇。

只保存當時區塊中產生交易的賬戶狀態。

保存全局所有的賬戶。

我們可以看下這2種方式，無非就是空間和時間的平衡，只保存當前區塊產生的交易意味著是做懶載入(需要的時候才去尋找賬戶)，在區塊鏈中這個代價是非常大的，因為尋找的賬戶之前從未交易過，這樣會遍歷整個區塊鏈。另外一種保存全局的賬戶方式雖然看起來空間消耗較大，但查找快捷，而且空間的問題我們可以通過其他方式優化。所以最終以太坊選擇了第2種每個區塊都報錯全局所有賬戶的方式。

我們來看下以太坊中是如何保存狀態樹的。

可以看到以太坊中雖然每個區塊都保存了全部賬戶，但是會將未發生變化的賬戶狀態指向前1個節點，本身只存儲發生變化的狀態，這樣可以較大程度優化空間佔用。

介紹完以太坊中比較復雜的狀態樹後，我們繼續來看看以太坊中的另外兩棵樹，交易樹和收據樹。

首先介紹一下，為什麼需要交易樹&收據樹。

1.交易樹

雖然以太坊是基於賬戶的模型，但是就像銀行不僅會存儲銀行卡的余額，還會存儲卡中的每筆錢怎麼來的以及怎麼花的。交易樹中就存儲著當前區塊中的包含的所有交易。

2.收據樹

由於智能合約的引入增加了不少復雜性，所以以太坊用收據樹存儲著一些交易操作的額外信息。比如交易過程中執行日誌就包含在收據樹中方便查詢。收據樹和交易樹是一一對應的。每發生一次交易就會有一次收據。

和狀態樹不同交易樹和收據樹只維護當前區塊內發生的交易，因為當時區塊發生交易時不需要再去查找另外1個交易，也就之前需要可能遍歷整個區塊鏈的查找操作了。

由於以太坊中的出塊速度較快，我們進行一些查詢一些符合條件交易的時候會面臨大量數據遍歷困難的問題。收據樹中引入了布隆過濾器可以幫助我們有效緩解這一困難。

布隆過濾器將大集合中每個元素進行hash運算映射到1個較小的集合，這時再來1個元素要判斷是否在大集合的時候，不需要遍歷整個大集合，而是去進行hash運算去小集合中尋找是否存在，如果不存在，肯定不在大集合中，如果存在則不能說明任何問題。

如上圖所示，布隆過濾器只能證明某1個元素不在集合中，不能證明1個元素在結合中。

以太坊中如果我們要在較多區塊中尋找某1個交易，則可以利用布隆過濾器，過濾掉肯定不存在目標交易的區塊，然後進入收據樹內繼續利用布隆過濾器篩選，剩下的才是可能的目標交易的交易，進行一一比對即可。

我們介紹了以太坊的核心數據結構，狀態樹&交易樹&收據樹，他們都是使用相同的數據結構-哈希壓縮字典樹。但狀態樹是維護1顆全局賬戶樹，交易樹和收據樹則是維護本區塊內的交易或收據。

介紹完數據結構後，後面我們會用幾篇文章來介紹以太坊中的一些核心演算法，比如共識機制，挖礦演算法等。

7. 以太坊架構是怎麼樣的

以太坊最上層的是DApp。它通過Web3.js和智能合約層進行交換。所有的智能合約都運行在EVM（以太坊虛擬機）上，並會用到RPC的調用。在EVM和RPC下面是以太坊的四大核心內容，包括：blockChain, 共識演算法，挖礦以及網路層。除了DApp外，其他的所有部分都在以太坊的客戶端里，目前最流行的以太坊客戶端就是Geth（Go-Ethereum）

8. 乙太網中使用生成樹演算法的目的是什麼

乙太網中使用生成樹演算法的目的是生成無環路的邏輯樹形結構，盡最大可能在區域網段之間建立一條通路。
乙太網(Ethernet)指的是由Xerox公司創建並由Xerox、Intel和DEC公司聯合開發的基帶區域網規范，是當今現有區域網採用的最通用的通信協議標准。乙太網絡使用CSMA/CD（載波監聽多路訪問及沖突檢測）技術，並以10M/S的速率運行在多種類型的電纜上。乙太網與IEEE802.3系列標准相類似。
包括標準的乙太網（10Mbit/s)、快速乙太網（100Mbit/s）和10G（10Gbit/s）乙太網。它們都符合IEEE802.3。

9. 什麼是以太幣/以太坊ETH

以太幣（ETH）是以太坊（Ethereum）的一種數字代幣，被視為「比特幣2.0版」，採用與比特幣不同的區塊鏈技術「以太坊」（Ethereum），一個開源的有智能合約成果的民眾區塊鏈平台，由全球成千上萬的計算機構成的共鳴網路。開發者們需要支付以太幣（ETH）來支撐應用的運行。和其他數字貨幣一樣，以太幣可以在交易平台上進行買賣 。

溫馨提示：以上解釋僅供參考，不作任何建議。入市有風險，投資需謹慎。您在做任何投資之前，應確保自己完全明白該產品的投資性質和所涉及的風險，詳細了解和謹慎評估產品後，再自身判斷是否參與交易。
應答時間：2020-12-02，最新業務變化請以平安銀行官網公布為准。
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10. 區塊鏈是搜索樹嗎

並不是，搜索樹這種數據結構，在區塊鏈中扮演著重要的角色，交易的數據，賬號的管理，交易的收據信息等都是一樹為基礎。本文主要介紹三種樹，也是在以太坊的中運用最多的三種樹結構：Trie樹， Patricia Trie和Merkle樹。搜索樹是區塊鏈中的一個部分