18、以太坊工作原理深度解析

以太坊工作原理深度解析

1. 以太坊的树结构与根哈希计算

在以太坊中，会构建一种树结构（也称为字典树，trie），并计算根哈希值，将其包含在区块头中。交易在树中进行本地存储，在被序列化为列表后会发送给其他节点或客户端。接收方需要将其反序列化，重新构建交易树，以便根据根哈希进行验证。

以太坊对默克尔帕特里夏树（MPT）进行了一些修改，以更好地适应其实现。它使用十六进制而非二进制，树中的节点有 16 个子节点（对应 16 个十六进制字符），最大深度为 X。十六进制字符在很多地方被称为“半字节”（nibble）。

MPT 的基本思想是，对于单个操作，仅修改最少数量的节点来重新计算根哈希，从而将存储和复杂度降至最低。

2. RLP 编码

RLP 即递归长度前缀（Recursive Length Prefix），是以太坊中用于区块、交易和网络协议消息的数据序列化方法，在数据传输和账户状态数据存储（如在帕特里夏树中）时使用。

与 JSON 和 XML 类似，RLP 更简洁、节省空间、易于实现，且能保证字节级的一致性。它专门用于存储嵌套的原始字节数组，不定义特定的数据类型，如布尔值、浮点数、整数等，也不直接支持键值映射。对于键值映射，建议表示为 [[k1, v1], [k2, v2], …] 的形式，其中键按字典序排序，或者使用具有内置 RLP 编码方案的高级帕特里夏树编码。

需要注意的是，RLP 仅对数据结构进行编码，不关心被编码对象的类型。解码方必须知道要解码的对象类型。

3. 以太坊交易和消息结构

3.1 以太坊交易结构