A. 以太坊技术系列-以太坊数据结构
本篇文章和大家介绍一下以太坊的数据结构,上篇文章我们提到,以太坊为了实现智能合约这一功能,使用了基于账户的模型。我们来看看以太坊中数据结构。
既然是基于账户的模型,我们需要通过账户地址找到账户的状态。就像通过银行卡号可以找到你在银行中的各种信息一样。最简单的想法当然是一个简单的哈希表 key是账户地址 value是账户状态。但这里有个问题解决不了。
轻节点如何校验账户合法性?
上篇我们说过,区块链中有2类节点,全节点和轻节点,轻节点只会存储block header,所以轻节点如何才能校验账号是否合法呢?
这个思路和我们平时用的md5校验一致,我们会对区块内的信息进行hash运算从而得出区块内信息唯一确定的值,区块链所有节点中这个值都是相同的。
在这个过程中我们用到了一种数据结构Merkle Tree(哈希树),我们先看下Merkle Tree(哈希树)的示意图。
上篇文章说到区块链中的链表(哈希链)和我们平时常见链表不同的是将指针从地址改为了hash指,这里也一样,哈希树和二叉树的区别有2个
1.将地址改为了哈希值
2.只有叶子节点存储数据
回到之前的问题轻节点是如何校验1个账户或交易是否是在链上的呢?
整个流程如上图所示
1.轻节点需要判断1个账号是否合法
2.轻节点由于只存储block header,所以拿到1个账号的时候会向全节点发出请求
3.全节点存储了所有账户状态,将账户路径中的需要计算用到的hash值返回给轻节点
4.轻节点本地进行计算根hash值,如果计算结果和自己存储一致则账户合法,不一致则不合法。
那以太坊中的账户信息的数据结构就是这样吗?
直接用这样的数据结构来存储账户信息会有2个问题
查找困难
生成hash值不确定
第1个问题应该比较容易发现,在这个树中寻找1个账号需要的复杂度是O(n),因为没有任何顺序。
第2个问题其实也是因为无序导致的,无序的组合每个节点针对同一批账户生成的hash值不一致,这就导致无法达成共识。
既然2个问题都和顺序有关,那我们类似二叉排序树一样,使用哈希排序树是不是就可以解决问题了呢?
使用排序树后会带来另外1个问题
插入困难
因为要维持树是有序的,很可能带来树结构的很大变动。
以太坊中使用了另外一种数据结构字典树。和哈希树不同,字典树应该是很多地方都有使用。我们简单来看下字典树的结构。
字典树能够较好地解决哈希树的2个缺点1.查找困难 2.生成的hash值不确定以及排序二叉树的1个缺点 插入困难。
但字典树我们可以看到可能树的深度可能由于部分元素导致整棵树深度非常深。
这时我们可以进一步优化,将相同路径进行压缩。这就是压缩字典树。
将哈希树和压缩字典树结合,就可以得到以太坊存储账户的最终数据结构-MPT。
将压缩字典树里面的指针从地址改为指针,并且将数据存储在叶子节点中即可。
介绍完状态树的数据结构,我们接下来讨论1个问题,区块中存储的账户状态是什么样的范围。有2种选择。
只保存当时区块中产生交易的账户状态。
保存全局所有的账户。
我们可以看下这2种方式,无非就是空间和时间的平衡,只保存当前区块产生的交易意味着是做懒加载(需要的时候才去寻找账户),在区块链中这个代价是非常大的,因为寻找的账户之前从未交易过,这样会遍历整个区块链。另外一种保存全局的账户方式虽然看起来空间消耗较大,但查找快捷,而且空间的问题我们可以通过其他方式优化。所以最终以太坊选择了第2种每个区块都报错全局所有账户的方式。
我们来看下以太坊中是如何保存状态树的。
可以看到以太坊中虽然每个区块都保存了全部账户,但是会将未发生变化的账户状态指向前1个节点,本身只存储发生变化的状态,这样可以较大程度优化空间占用。
介绍完以太坊中比较复杂的状态树后,我们继续来看看以太坊中的另外两棵树,交易树和收据树。
首先介绍一下,为什么需要交易树&收据树。
1.交易树
虽然以太坊是基于账户的模型,但是就像银行不仅会存储银行卡的余额,还会存储卡中的每笔钱怎么来的以及怎么花的。交易树中就存储着当前区块中的包含的所有交易。
2.收据树
由于智能合约的引入增加了不少复杂性,所以以太坊用收据树存储着一些交易操作的额外信息。比如交易过程中执行日志就包含在收据树中方便查询。收据树和交易树是一一对应的。每发生一次交易就会有一次收据。
和状态树不同交易树和收据树只维护当前区块内发生的交易,因为当时区块发生交易时不需要再去查找另外1个交易,也就之前需要可能遍历整个区块链的查找操作了。
由于以太坊中的出块速度较快,我们进行一些查询一些符合条件交易的时候会面临大量数据遍历困难的问题。收据树中引入了布隆过滤器可以帮助我们有效缓解这一困难。
布隆过滤器将大集合中每个元素进行hash运算映射到1个较小的集合,这时再来1个元素要判断是否在大集合的时候,不需要遍历整个大集合,而是去进行hash运算去小集合中寻找是否存在,如果不存在,肯定不在大集合中,如果存在则不能说明任何问题。
如上图所示,布隆过滤器只能证明某1个元素不在集合中,不能证明1个元素在结合中。
以太坊中如果我们要在较多区块中寻找某1个交易,则可以利用布隆过滤器,过滤掉肯定不存在目标交易的区块,然后进入收据树内继续利用布隆过滤器筛选,剩下的才是可能的目标交易的交易,进行一一比对即可。
我们介绍了以太坊的核心数据结构,状态树&交易树&收据树,他们都是使用相同的数据结构-哈希压缩字典树。但状态树是维护1颗全局账户树,交易树和收据树则是维护本区块内的交易或收据。
介绍完数据结构后,后面我们会用几篇文章来介绍以太坊中的一些核心算法,比如共识机制,挖矿算法等。
B. 全2022年世界上超过十个以太坊套房的地址数
191,399,845个。
以太坊的全称为:Ethereum,英文简称ETH,是一个开源的有智能合约功能的公共区块链平台。
以太坊的概念首次在2013至2014年间由程序员维塔利克·布特林受比特币启发后提出,大意为“下一代加密货币与去中心化应用平台”,在2014年透过ICO众筹得以开始发展。
C. 以太坊是一个什么样的东西怎么开发
以太坊是一种区块链的实现。在以太坊网络中,众多的节点彼此连接,构成了以太坊网络: 以太坊节点软件提供两个核心功能:数据存储、合约代码执行。在每个以太坊全节点中,都保存有完整的区块链数据。以太坊不仅将交易数据保存在链上,编译后 的合约代码同样也保存在链上。以太坊全节点中,同时还提供了一个虚拟机来执行合约代码。以太坊虚拟机 以太坊区块链不仅存储数据和代码,每个节点中还包含一个虚拟机(EVM:Ethereum Virtual Machine)来执行 合约代码 —— 听起来就像计算机操作系统。事实上,这一点是以太坊区别于比特币(Bitcoin)的最核心的一点:虚拟机的存在使区块链迈入了2.0 时代,也让区块链第一次成为应用开发者友好的平台。以上内容来自:以太坊DApp开发入门教程
D. 一个以太坊需要多少M
一个以太坊节点大概需要220GB 的存储空间;随着网络延迟的增加,它的速度可能会越来越慢。
E. 一个以太坊节点最多可以有 几个账户地址
一个以太坊节点最多可以有 几个账户地址?
答:一般只有一个账户地址,否则会出现错误的!区块链本身就是具有唯一性的,如果有多个账户地址在一个节点上,就违反了区块链的根本!
F. 走进以太坊网络
目录
术语“以太坊节点”是指以某种方式与以太坊网络交互的程序。从简单的手机钱包应用程序到存储整个区块链副本的计算机,任何设备均可扮演以太坊节点。
所有节点都以某种方式充当通信点,但以太坊网络中的节点分为多种类型。
与比特币不同,以太坊找不到任何程序作为参考实施方案。在比特币生态系统中, 比特币核心 是主要节点软件,以太坊黄皮书则提出了一系列独立(但兼容)的程序。目前最流行的是Geth和Parity。
若要以允许独立验证区块链数据的方式连接以太坊网络,则应使用之前提到的软件运行全节点。
该软件将从其他节点下载区块,并验证其所含交易的正确性。软件还将运行调用的所有智能合约,确保接收的信息与其他节点相同。如果一切按计划运行,我们可以认为所有节点设备均存储相同的区块链副本。
全节点对于以太坊的运行至关重要。如果没有遍布全球的众多节点,网络将丧失其抗审查性与去中心化特性。
通过运行全节点,您可以直接为网络的 健康 和安全发展贡献一份力量。然而,全节点通常需要使用独立的机器完成运行和维护。对于无法(或单纯不愿)运行全节点的用户,轻节点是更好的选择。
顾名思义,轻节点均为轻量级设备,可显著降低资源和空间占用率。手机或笔记本电脑等便携式设备均可作为轻节点。然而,降低开销也要付出代价:轻节点无法完全实现自给自足。它们无法与整条区块链同步,需要全节点提供相关信息。
轻节点备受商户、服务供应商和用户的青睐。在不必使用全节点并且运行成本过高的情况下,它们广泛应用于支收付款。
挖矿节点既可以是全节点客户端,也可以是轻节点客户端。“挖矿节点”这个术语的使用方式与比特币生态系统不同,但依然应用于识别参与者。
如需参与以太坊挖矿,必须使用一些附加硬件。最常见的做法是构建 矿机 。用户通过矿机将多个GPU(图形处理器)连接起来,高速计算哈希数据。
矿工可以选择两种挖矿方案:单独挖矿或加入矿池。 单独挖矿 表示矿工独自创建区块。如果成功,则独享挖矿奖励。如果加入 矿池 ,众多矿工的哈希算力会结合起来。出块速度得以提升,但挖矿奖励将由众多矿工共享。
区块链最重要的特性之一就是“开放访问”。这表明任何人均可运行以太坊节点,并通过验证交易和区块强化网络。
与比特币相似,许多企业都提供即插即用的以太坊节点。如果只想启动并运行单一节点,这种设备无疑是最佳选择,缺点是必须为便捷性额外付费。
如前文所述,以太坊中存在众多不同类型的节点软件实施方案,例如Geth和Parity。若要运行个人节点,必须掌握所选实施方案的安装流程。
除非运行名为 归档节点 的特殊节点,否则消费级笔记本电脑足以支持以太坊全节点正常运行。不过,最好不要使用日常工作设备,因为节点会严重拖慢运行速度。
运行个人节点时,建议设备始终在线。倘若节点离线,再次联网时可能耗费大量的时间进行同步。因此,最好选择造价低廉并且易于维护的设备。您甚至可以通过Raspberry Pi运行轻节点。
随着网络即将过渡到权益证明机制,以太坊挖矿不再是最安全的长期投资方式。过渡成功后,以太坊矿工只能将挖矿设备转入其他网络或直接变卖。
鉴于过渡尚未完成,参与以太坊挖矿仍需使用特殊硬件(例如GPU或ASIC)。若要获得可观收益,则必须定制矿机并寻找电价低廉的矿场。此外,还需创建以太坊钱包并配置相应的挖矿软件。这一切都会耗费大量的时间和资金。在参与挖矿前,请认真考量自己能否应对各种挑战。(国内严禁挖矿,切勿以身试法)
ProgPow代表 程序化工作量证明 。这是以太坊挖矿算法Ethash的扩展方案,旨在提升GPU的竞争力,使其超过ASIC。
在比特币和以太坊社区,抗ASIC多年来一直是饱受争议的话题。在比特币网络中,ASIC已经成为主要的挖矿力量。
在以太坊中,ASIC并不是主流,相当一部分矿工仍然使用GPU。然而,随着越来越多的公司将以太坊ASIC矿机引入市场,这种情况很快就会改变。然而,ASIC到底存在什么问题呢?
一方面,ASIC明显削弱网络的去中心化。如果GPU矿工无法盈利,不得不停止挖矿,哈希率最终就会集中在少数矿工手中。此外,ASIC芯片的开发成本相当昂贵,坐拥开发能力与资源的公司屈指可数。这种现状有可能导致以太坊挖矿产业集中在少数公司手中,形成一定程度的行业垄断。
自2018年以来,ProgPow的集成一直饱受争议。有些人认为,它有益于以太坊生态系统的 健康 发展。另一些人则持反对态度,认为它可能导致硬分叉。随着权益证明机制的到来,ProgPoW能否应用于网络仍然有待观察。
以太坊与比特币是一样,均为开源平台。所有人都可以参与协议开发,或基于协议构建应用程序。事实上,以太坊也是区块链领域目前最大的开发者社区。
Andreas Antonopoulos和Gavin Wood出品的 Mastering Ethereum ,以及Ethereum.org推出的 开发者资源 等都是新晋开发者理想的入门之选。
智能合约的概念于20世纪90年代首次提出。其在区块链中的应用带来了一系列全新挑战。2014年由Gavin Wood提出的Solidity已经成为开发以太坊智能合约的主要编程语言,其语法与Java、JavaScript以及C++类似。
从本质上讲,使用Solidity语言,开发者可以编写在分解后可由以太坊虚拟机(EVM)解析的指令。您可以通过Solidity GitHub详细了解其工作原理。
其实,Solidity语言并非以太坊开发者的唯一选择。Vyper也是一种热门的开发语言,其语法更接近Python。
G. 以太坊怎么维护
以太坊的维护是通过矿工节让激点进行的坦洞袜。矿工节点是指通过计算机挖矿获得以太币的节点,在维护以太坊网络的同时也在为自己获取收益。这些矿工节点会通过算力竞赛的方式来争夺下一个区块的产生权,通过解决数学难题来获得下一个区块的产生权,并将新的区块添加到区块链中。在添加新的区块时,矿工节点需要验证该区块中的所有交易是否合法,例如是否满足账户余额的要求、是否满足智能合约的要求等。如果验证通过,该区块就会被添加到区块链中,否则就会被拒绝。
除了矿工节点的维护,以太坊还有一些其他的维护措施,例如节点管理、智能合约审核等。节点管理是指通过增加节点数量来提高网络的稳定性和安全性。智能合约审核是指对新的智能合约进行审核和测试,确保其符合规范并且没有漏洞,以避免因为智能合约问题导致的安全事故。
总之,以太坊的维护是通过矿工节点、节点管理和颤橡智能合约审核等多种措施来保证网络的安全性和稳定性。
H. 以太坊区块链被拆分为多少个不同的链
分为64个。
分片链机制会将以太坊链拆分成64条不同的链,拆分以后,将数据处理的任务分配给许多节点,这样就可以并行处理交易,而非串行。
I. 以太坊伦敦升级!欧科云链链上大师上线EIP-1559专题数据把脉“生态波动”
8月5日,以太坊主网伦敦硬分叉升级,在区块链高度12,965,000正式激活,以太坊EIP-1559提案随之生效。
从2019年3月被提出,EIP-1559提案便引发以太坊社区内的巨大争议——反对者认为这项提案“治标不治本”、“伤害不大,侮辱性极强”,支持者则表示提案将“优化用户体验”、“降低以太坊通胀率”。随着伦敦硬分叉生效,EIP-1559提案正式写进了以太坊网络的DNA。
对于生态用户、矿工、DeFi、生态价值反哺,这项提案将会带来哪些影响和波动?8月5日,欧科云链链上大师正式上线EIP-1559专题数据。在这里,伦敦硬分叉前后带来的风向变动,你都能最早知道!
什么是EIP-1559提案?
2019年3月,以太坊创始人Vitalik Buterin和Ethhub创始人Eric Conner联合提出了EIP-1559提案,希望改变以太坊的交易手续费机制,使费用市场更加稳定,缓解以太坊网络的拥堵问题。
EIP-1559提案提出,在今后的费用市场,每笔交易用户需要支付固定基础费,如需加快交易确认可向矿工支付小费,小费归矿工所有,基础费全部销毁。 在链上大师EIP-1559专题页面,我们对提案细节、影响等做了详细分析。 在新的交易手续费机制下,以太坊生态迎来了一场“交易改革”。
EIP-1559专题有哪些数据?
基于以太坊全节点链上数据,欧科云链链上大师推出了EIP-1559专题数据,涵盖硬分叉倒计时、数据概览、矿工收入、交易手续费、小费分布统计等数据,展示了EIP-1559提案生效前后的数据波动,为用户判断以太坊生态的发展态势提供数据参考。
在EIP-1559专题页面,首先看到的是以太坊生态的数据概览。价格走势、最新块高、以太坊当前供应量、以太坊燃烧量等基础数据都汇总在这里。
数据概览下方,便是欧科云链链上大师针对此次升级所做的一系列数据指标。
EIP1559提案对矿工有哪些影响?
新的交易手续费机制给矿工带来了最直接的冲击,因此在EIP-1559提案的反对声音中,一股重要的群体就是矿工。
在矿工收入和交易手续费一栏,链上大师提供了1张折线图和2张柱状图,直观展示EIP-1599提案给矿工带来的影响。
折线图以EIP-1559提案生效时间为轴,展示了在这一大事件发生前后,矿工收入、交易手续费、ETH价格的变化趋势,并且提供ETH和USDT两种计价单位,直观展示EIP-1559协议对这3项数据的影响。
柱状图则分别展示了矿工收入和交易手续费的柱状图,前者展现了原模式下矿工收入和EIP-1559生效后的区块收入、手续费,后者则提供了原模式下总手续费和EIP-1559生效后的基础费、小费数据。
依据这部分数据,矿工和生态用户可以提前做出理性的判断和市场行为。
ETH会出现通缩吗?生态会不会变得更好?
关于EIP-1559提案,一部分人认为它能降低Gas费,并通过销毁一定数量的ETH,一定程度上抵消新发行的ETH、进而带来通缩效应。一部分人则认为从长远来看并不能降低 Gas费,通缩也难以实现。
为了验证这些判断,链上大师提供了3张图表,来展示ETH供应量和销毁量数据。
“ETH供应量”以折线图的形式,分别展示了预估供应量和实际流通量的区别与变化,可以验证EIP-1559提案对于以太坊通胀带来的影响。
“ETH销毁量”则以折线图+柱状图的形式,展示了ETH价格、gas利用率、basefee、交易数和ETH销毁量的变化和相关关系。利用这项数据,可以分析ETH销毁量与ETH价格、交易数等数据的相关性,客观分析EIP-1559提案的意义。
除了基础费之外,以后要给矿工打赏多少小费?
在EIP-1559提案生效后,小费成为ETH生态用户最经常用到的一个数据。
在“小费统计”栏,链上大师提供了3张数据图表,分别展示小费分布统计、小费交易数和具体数据表格呈现。
小费分布统计表以“折线图+箱线图”的形式,展示了最近1000个区块的小费平均数和小费数据;小费交易数,则以“堆叠柱状图(交易数量)+折线图(ETH价格)”的形式,展示最近1000个区块内,小费交易数量和ETH价格的动态关系;而数据表格呈现表,则给出了EIP-1559生效后近N日的平均数据。
伦敦硬分叉后,会引发矿工抵制吗?
EIP-1559提案生效后,支付给矿工的交易费用预计将会减少,这会不会导致矿工投降或反抗,进而影响以太坊生态的稳定性呢?
针对这点,链上大师推出了“链上数据”折线图,将ETH价格、全网算力、区块大小、单位算力收益等数据,并标注出伦敦硬分叉的时间轴,展示各个数据的关联性和在硬分叉前后的变动。
通过观察这张图表,可以直观得到此次硬分叉对以太坊生态的影响。
小结
随着以太坊伦敦硬分叉正式上线,以太坊网络迎来了一场夏风。生长在以太坊上的矿工、用户、DeFi协议等生态参与者,都将被吹动。
这场夏风是急是缓,是利是弊,是热是凉?在我们切身感受到它的冲击之前,欧科云链链上大师推出“EIP-1559专题”,提前洞悉链上数据,充当这场夏风的“测风仪”,不仅为生态参与者带来诸多便利,也进一步完善了以太坊生态的大数据基础设施,开拓了区块链大数据的发展空间和想象力。
本文源自金融界网
J. 如何看待以太坊ETH2.0
我个人不是特别看好以太坊2.0。
以目前以太坊的发展情况来看,以太坊已经成为了世界上最大的一条公链,这点毫无疑问。伴随着以太坊得进一步发展,我们会发现区块链行业也取得了长足的进步。
一、我先讲一下关于目前以太坊的现状。
以太坊在这一次牛市中非常亮眼,换而言之,这一次的牛市就是因为以太坊上面的应用而拉起的。目前的以太坊有几个困境:第1个困境是交易费率太高,吓跑了很多人。第2个困境是交易速度太慢,网络拥堵问题非常严重。第3个困境是交易相对繁琐,其他公链显然要优于以太坊。这正是以太坊需要破局的地方,当以太坊升级到2.0以后,这些问题都会相应解决。