使用覆蓋層改變以太坊狀態樹的格式_以太坊:區塊鏈

編者按：本文來自以太坊愛好者，作者：GuillaumeBallet，翻譯&校對：裴奇&阿劍，Odaily星球日報經授權轉載。賬戶和合約存儲數據的方式是影響以太坊的眾多問題之一。以太坊協議選用了MerklePatriciaTree來組織賬戶及合約數據。盡管這種數據結構在理論上效果很好，但在實際應用中，它帶來的問題卻比它能夠解決的問題多。核心開發者們已經討論多年，想要把這種數據結構換為二叉樹，我將在這篇文章中闡述我對這個問題的看法以及如何實現這種轉變。我所提議的處理方法包括一段時間的過渡期，在這段時間內，網絡要同時維護兩種樹結構。這樣做的好處是，轉換樹結構的過程不會影響鏈的運行，并且可以確保所有的賬戶都被轉換成了二進制格式。背景

目前，以太坊的狀態樹是十六叉制的。十六叉制表示每個節點有16個孩子節點。理論上講，這種方式挺好的，因為孩子節點多意味著只需要更少的“層”便可存儲所有數據。例如，下圖是用十六叉樹表示的鍵值對(170,v)。十六進制中，170記作0xaa，因此你只需要兩層：第一層記錄第一個a，第二層記錄第二個a。

中行原副行長：盡快與沿線國家研討數字貨幣的使用規則和基礎設施建設:中國銀行原副行長、中國人民大學重陽金融研究院高級研究員張燕玲表示，數字貨幣最大的屬性就是其流通是無國界的，因此其流通的地域越廣，價值也就隨之變高。張燕玲認為，數字貨幣的經濟時代要抓住全球金融領域的協作、開放、共識是首要任務。鑒于貨幣必須流通，在金融體系打通，在數字資產虛擬層面打通，最后是在大宗貿易或者零售交易的商業化層面打通，將有助于形成一種圈層遞進的生態體系。對于數字人民幣未來的發展方向，張燕玲建議，要利用“一帶一路”和跨境電商的優勢，盡快啟動國內與沿線國家研討數字貨幣的使用規則和基礎設施及平臺建設。同時我國是貿易大國，是投資大國，這是我們的優勢。因此要適應數字化轉型的加速，放眼全球結算。（證券日報）[2021/6/11 23:29:18]

Filecoin社區發起有關延長v1扇區最長使用壽命的社區投票:據Filecoin基金會Medium博客文章，Filecoin社區目前正在考慮改進提案FIP-0014，這將使礦工將任何V1證明扇區的使用壽命延長到最長540天。出于對這些證明的安全性考慮，此前在網絡V7升級（2020年11月）中禁止了擴展此類扇區。如果允許將v1扇區的生存期延長到540天以上，則存在安全隱患。該決定還涉及加密經濟學方面的問題。Filecoin項目中的許多利益相關者對新的FIP發表了意見。為了確保充分了解社區是否支持新提議的FIP，希望每個社區成員參與社區投票。此次投票將于世界標準時間2021年3月23日16:00（北京時間3月24日0:00）開放，并將一直持續到3月27日16:00（北京時間3月28日0:00）。[2021/3/24 19:11:40]

-圖1.十六叉樹的例子，展示了值v是如何在在對應鍵0xaa處是存儲的。這棵樹的鍵長度只有2個字節，只有沿著0xaa的子樹被表現出來了。為了簡潔，不相關的子樹替換為“...”-可以看出，上圖的樹很矮，而且很寬。給定相同的鍵值對，下圖展示了二叉樹存儲的情形。170在二叉樹中被表示為10101010。

交易員“碩風和葉”：走勢不明顯時使用網格交易，剩下交給時間:3月10日，在第4期“Bibox兔子小姐直播間-大咖來了”AMA中，自由交易員“碩風和葉”表示：網格交易適合震蕩市場，不管K線如何變動，只要幣價回到原點，最終收益都取決于賣出的格子數。使用網格，一是要設置合適的價格間距，二是合理判斷趨勢，剩下的交給時間。市面上的網格交易工具大同小異，論資產安全性，他表示bibox是第一選擇，交易所官方工具最安全。[2020/3/10]

-圖2.與圖1相同的鍵值對，存儲在二叉樹中。為了簡潔，不相關的子樹被表示為“...”-從圖中可見，二叉樹要深得多，也窄得多。以太坊中，每個區塊包含一個stateRoot字段，這是該塊處理完成后表示以太坊全局狀態的MPT的樹根哈希值。總的來說，這個哈希值是對根節點的16個孩子節點的哈希值所組成的列表作哈希運算得到的。這些孩子節點的哈希值又是孩子的16個孩子節點的哈希值所組成的列表做哈希運算得到的，以此類推。每次打包交易生成新區塊時，礦工都會更新賬戶樹，重新計算根哈希。根哈希存儲在新區塊的stateRoot字段，然后新區塊被共識。

分析 | 以太坊是穩定幣項目中使用最廣泛的平臺:數字貨幣公司blockchain.com近日發布一份研究穩定幣的發展報告，報告顯示，以太坊是穩定幣項目中使用最廣泛的平臺。報告總共調查了57個穩定幣，其中約有26種在運行，其余的則處于發布前階段。目前所有穩定幣的總市值為30億美元，約占加密貨幣市場總量的1.5％。大約3.5億美元的風險投資基金已用于創建穩定幣，其中大部分在美國和瑞士合法地注冊。同時報告指出，穩定幣失敗的地方在于采用率。[2018/9/29]

-圖3.區塊頭中的狀態根字段，指向十六叉樹的樹根-問題在于：如果要對所有節點做哈希，重新計算根哈希的時間就太長了，因此，為了計算根節點的哈希，礦工將從數據庫中檢索同層節點的兄弟哈希值。雖然后者花費的時間沒有前者那么多，這個操作還是很耗時。因為每個哈希都必須從數據庫中取出。在十六叉樹中，通常每一層你都需要取出15個兄弟哈希值。在上面那個我構造的例子中，就需要30個哈希值。盡管二叉樹層次更深一點，但在每一層只需要一個兄弟哈希值。在上述例子中，僅僅需要8個哈希值！這就是為什么在實際中二叉樹更優。覆蓋層轉變方法

中國信息通信研究院專家敖萌：區塊鏈上的數據價值更多體現為一種使用價值:中國信息通信研究院專家敖萌博士近期更新《區塊鏈數據的價值體現方式》一文，讓業內關注到區塊鏈上的數據價值問題。敖萌博士認為，區塊鏈上的數據價值更多體現為一種使用價值，而不是一種交換價值，區塊鏈也是一種底層的基礎設施。[2018/4/4]

不幸的是，轉換為二叉樹并不簡單。需要轉換的數據太多了，執行轉換花費的時間將多于15秒的區塊生成時間。除此以外，設想你要翻譯一本5000頁的書，作者還在不停地告訴你他們對故事做了些修改，并且這些修改會影響你已經翻譯過的頁……那這個過程就沒完沒了。轉換狀態樹的格式也是一樣的問題：可能你剛完成某個地址的格式轉換，用戶就使用了該地址，那你又得從頭轉換一遍。解決這個問題的辦法是增加一個過渡期，過渡期間，在十六叉樹基層上建立一棵覆蓋樹。這棵覆蓋樹是二叉樹格式的，它的作用是保存狀態上發生的所有變化，直到基層十六叉樹完全轉換為二叉樹。轉換分為3步進行。第1步——轉換

在這種方法下，區塊高度為H1時肯定會有兩個狀態根：一個是“基層”十六叉樹狀態根，一個是“覆蓋層”二叉樹狀態根。

-圖4.轉換過程中，區塊擁有兩個狀態根：一個是傳統十六叉樹的只讀根，一個是覆蓋二叉樹的可讀寫根-十六叉樹被設置為只讀，因此對狀態的任何更新都將在覆蓋樹上進行。當一筆交易讀取或者更新一個賬戶時，系統首先會搜索覆蓋樹。如果在覆蓋樹中找不到賬戶，接著將會在舊的十六叉樹中搜索值。與此同時，十六叉樹在后臺進行轉換。此時不需要擔心值插入的問題，因為所有的改變都會存儲在上層的覆蓋樹中。

第2步——基層樹切換

當后臺轉換過程完成，礦工對外宣告，他們已經準備好用轉換結果來替換只讀的十六進制基層樹根。對狀態的讀寫與步驟1階段是一樣的。

-圖5.轉換的第二個階段，礦工在區塊頭使用轉換所得二叉樹的樹根替換十六叉樹根，向網絡示意他們已經準備好了-當足夠多的一系列區塊對轉換所得的二叉基層樹根給出了相同的值，意味著大多數礦工都完成了轉換，并且認可轉換后的樹。合并過程則開始。第3步——合并兩棵樹

合并過程不斷推進：每產生一個新的區塊，就從覆蓋樹上刪除n個鍵，把它們重新插入二叉基層樹。此過程一直持續，直到所有的鍵都從覆蓋樹上移除。到達這步時，區塊頭就不再保留覆蓋狀態樹的樹根。整個步驟的核心只有一個：如果交易執行時要寫的鍵存在于覆蓋樹上，這個鍵就會從覆蓋樹上刪除，寫操作直接在二叉基層樹上進行。下一步

為了估計完成轉換所需要的時間，我已經做了一個低轉換率的原型系統。我們確信，整個過程花費的時間不會太離譜，也就是說幾天時間就夠了。我們會隨著算法的改進而公布更多細節。致謝此提議得益于AlexeyAkhunov、VitalikButerin、AnnaGeorge、SinaMahmoodi、TomaszStanczak以及MartinH.Swende的寶貴意見。

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