北京大学肖臻老师《区块链技术与应用》公开课笔记18——ETH数据结构篇1(状态树2)

北京大学肖臻老师《区块链技术与应用》公开课笔记

以太坊数据结构篇1——状态树2，对应肖老师视频：click here
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以太坊数据结构篇1——状态树1请见：click here

本篇内容从视频中匿名性节44：00左右开始。主要内容为MPT数据结构的讲解。

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Merkle Tree 和 Balance Tree：
区块链和链表的区别在于区块链使用普通指针，链表使用哈希指针。
同样，Merkle Tree 相比 Balance Tree，也是普通指针换成了哈希指针。

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所以，以太坊系统中可如此，将所有账户组织为一个经过路径压缩和排序的Merkle Tree，其根哈希值存储于block header中。

BTC系统中只有一个交易组成的Merkle Tree，而以太坊中有三个(三棵树)。
也就是说，在以太坊的block header中，存在有三个根哈希值。

根哈希值的用处：

1. 防止篡改。
2. 提供Merkle proof，可以证明账户余额，轻节点可以进行验证。
3. 证明某个发生了交易的账户是否存在

MPT(Modified Patricia tree)

以太坊中针对MPT(Merkle Patricia tree)进行了修改，我们称其为MPT(Modified Patricia tree)

下图为以太坊中使用的MPT结构示意图。右上角表示四个账户(为直观，显示较少)和其状态(只显示账户余额)。（需要注意这里的指针都是哈希指针）

每次发布新区块，状态树中部分节点状态会改变。但改变并非在原地修改，而是新建一些分支，保留原本状态。如下图中，仅仅有新发生改变的节点才需要修改，其他未修改节点直接指向前一个区块中的对应节点。

所以，系统中全节点并非维护一棵MPT，而是每次发布新区块都要新建MPT。只不过大部分节点共享。

为什么要保存原本状态？为何不直接修改？
为了便于回滚。如下1中产生分叉，而后上面节点胜出，变为2中状态。那么，下面节点中状态的修改便需要进行回滚。因此，需要维护这些历史记录。

通过代码看以太坊中的数据结构

1. block header 中的数据结构
   
2. 区块结构
   
3. 区块在网上真正发布时的信息
   

最后说明
状态树中保存Key-value对，key就是地址，而value状态通过RLP(Recursive Length Prefix，一种进行序列化的方法)编码序列号之后再进行存储。