以太坊状态树架构解释

解释以太坊状态试图加深对以太坊区块链的了解。

介绍

这篇文章解释了以太坊状态树。复仇通常被称为“世态町ñ e”和使用原始数据存储到记录状态（账户）和交易。由于 state trie 是 Ethereum 的核心数据库，因此了解它以加深您对 Ethereum 的了解非常重要。我构建的内容是为了让你在逻辑上一步一步地理解。当我学习它时，很难深入理解，因为状态树有多种类型，并且每个状态树都彼此密切相关。我希望这篇文章可以帮助您轻松深入地了解 state try。本文按顺序涵盖以下主题。

• Merkle Patricia Trie
• World State Trie
• Transaction Trie
• Receipt Trie
• Account Storage Trie

Merkle Patricia Trie（基数树/帕特里夏树/前缀树）

Trie，也称为Radix Trie、Patricia Trie或Prefix Tree，是一种查找公共前缀最快、实现简单、占用内存小的数据结构。由于以太坊使用 Merkle Tree 将哈希高效地存储在块中，因此使用 Trie 作为数据存储的核心数据结构。以太坊使用“Modified Merkel Patricia Trie”，它是由 Merkle Tree、Patricia Tree(Trie) 和一些改进发明的。修改后的 Merkle Patricia Trie 作为以太坊尝试接收树、世界状态树、账户存储树和交易树中的主要数据结构。

上图显示了 Merkel Patricia Trie 的结构。它主要由三种类型的节点组成：扩展节点、分支节点和叶节点。每个节点由其内容的 sha3 散列值决定，并将散列用作键。Go-ethereum 使用 levelDB，parity 使用 RocksDB 存储状态。如果您想了解更深入的内容，请参阅“修改后的 Merkle Patricia Trie — 以太坊如何保存状态”。

状态树结构

在开始解释每个状态树之前，让我解释一下以太坊状态树的整个架构。如前所述，状态树有四种类型：世界状态树、交易树、交易收据树和账户存储树。每个状态树都是用 Merkle Patricia Trie 构建的，只有根节点（状态树的顶部节点）存储在块中以备用存储。您可以在下图中看到整个架构。

如您所见，三个主要的状态尝试：世界状态树、交易树和接收树被存储在块中。并且，账户存储树（account storage contents trie）在世界状态树中构造叶节点。

世界状态树（State Trie，全局状态树）

世界状态树是地址和帐户状态之间的映射。它可以被视为一个全局状态，通过事务执行不断更新。以太坊网络是一个分散的计算机，状态树被认为是硬盘驱动器。所有关于账户的信息都存储在世界状态树中，您可以通过查询来检索信息。世界状态树与账户存储树关系密切，因为它有“storageRoot”字段，指向账户存储树中的根节点。

帐户存储树

帐户存储树是存储与帐户关联的数据的地方。这仅与合约账户相关，所有智能合约数据都作为 32 字节整数之间的映射保存在账户存储树中。
并且，帐户状态存储有关帐户的信息，例如帐户有多少以及从帐户发送了多少交易。它有四个字段：nonce、balance、storageRoot 和 codeHash。它是世界状态树中的叶节点。

事务树

交易树记录以太坊中的交易。交易在改变状态方面起着核心作用，因为以太坊是基于交易的“状态”机器。一旦交易记录在一个区块中，就不能永久更改以证明账户余额（世界状态）。由于 Transaction Trie 是使用 Modified Merkel Patricia Trie 构建的，因此唯一的根节点存储在块中。下面的灰色框描述了交易数据字段。如果您想了解更多详细信息，请参阅以太坊交易结构说明。

nonce：交易 nonce 是从给定地址发送的交易序列号。
Gas Price：您愿意支付的价格
Gas Limit：Gas Limit 是发送方愿意为交易支付的 ETH 数量的限制
Recipient：收件人是以太坊地址的目的地。
Value：值字段表示从发送者到接收者的以太币/wei 的数量。
Data：数据字段用于合同相关活动，例如合同的部署或执行。
v,r,s：该字段是原始 EOA 的 ECDSA 数字签名的组成部分。

交易收据树（Receipt Trie）

交易收据 Trie 记录交易的收据（结果）。收据是交易成功执行的结果。收据包括交易的哈希值、区块号、使用的gas 数量和合约地址等。这是交易收据的字段。

blockHash: String, 32 Bytes - 此交易所在区块的哈希值。
blockNumber: Number - 此交易所在的区块号。
transactionHash: String, 32 Bytes - 交易的哈希值。
transactionIndex: Number - 区块中交易索引位置的整数。
from: String, 20 Bytes - 发件人的地址。
to: String, 20 Bytes - 接收者的地址。如果是合约创建交易，则为 null。
cumulativeGasUsed: Number - 在区块中执行此交易时使用的总燃料量。
gasUsed: Number - 仅此特定交易使用的 gas 量。
contractAddress: String - 20 Bytes - 创建的合约地址，如果交易是合约创建，否则为 null。
logs：数组 - 此事务生成的日志对象数组。
status : String - '0x0' 表示交易失败，'0x1' 表示交易成功。

引用：https : //ethereum.stackexchange.com/questions/6531/structure-of-a-transaction-receipt

结论

文章解释了以太坊的主要状态尝试：Merkle Patricia Trie、世界状态Trie、交易Trie、收据Trie和账户存储Trie。由于以太坊是一个世界的“状态机”，它具有原始的机制来记录和管理状态与特里数据结构。世界状态树存储帐户状态，表示帐户有多少钱。交易树记录可以更新世界状态树的交易，并且不可变地存储在区块链中以证明活动历史。Receipt trie 代表交易的结果，可以对外查询。我希望这篇文章有助于加深您对以太坊的了解。

参考

深入了解以太坊的世界状态
以太坊解释：默克尔树、世界状态、交易等
了解以太坊中的 Trie 数据库
Transaction Trie 和 Receepts Trie 之间的关系
以太坊区块架构
以太坊中的数据结构| 第 1 集：递归长度前缀 (RLP) 编码/解码。 编码/解码。")
Modified Merkle Patricia Trie——以太坊如何拯救一个状态

原文

https://medium.com/@eiki1212/ethereum-state-trie-architecture-explained-a30237009d4e