以太坊轻节点作用以太坊客户端以太坊节点

中国安币投稿 2023-04-03 145 0

本篇文章主要给网友们分享以太坊轻节点作用的知识，其中更加会对以太坊客户端以太坊节点进行更多的解释，如果能碰巧解决你现在面临的问题，记得关注本站！

轻用户是什么意思？

什么是轻客户端？为什么以太坊轻节点作用你需要以太坊轻节点作用了解它

播报文章

二师兄的少年心

发布时间: 20-04-0905:04

轻客户端是区块链生态系统中的关键要素。它们帮助用户以安全和去中心化的方式访问并与区块链交互以太坊轻节点作用，而无需同步整个区块链。在本文中，以太坊轻节点作用我将用简单的语言解释什么是轻客户端，什么不是，以及它从何而来。

在讨论什么是轻客户端之前，让我们先从说清楚什么是客户端开始。计算机科学中的客户端是连接到服务器的硬件或软件的一部分。例如，internet 浏览器是一个连接到网站的服务器以请求其内容的客户端。在区块链的语境中，客户端是以点对点的方式连接到其他客户端的软件。因为所有这些客户端都相互通信，所以它们形成以太坊轻节点作用了一个网络，其中每个客户端都是一个节点。这就是为什么节点这个术语也被用来代替客户端的原因。

在以太坊的案例中，过去只有一种类型的节点，现在称为全节点。这个软件负责验证和转播网络上的交易和区块。由于无信任环境（开放的互联网）和区块链的性质，每个全节点需要下载并验证每个区块，所以就是在每个区块中验证每一笔交易。

Parity Ethereum 和 Geth 这两个最受欢迎的以太坊客户端，今天都可以在一台中等功率的笔记本电脑上运行。然而，下载和验证整个区块链的区块是需要时间和资源的。例如，现在需要使用 SSD 来完全同步以太坊区块链。HDD 无法跟上每秒所需的输入/输出操作。

全节点使用案例

现在，组织和个人运行全节点是因为他们的业务需要。想想矿工、区块浏览器、交易所。个人用户可能希望运行全节点，因为这是与区块链交互的最安全方式。在一个更小的范围内，他们也可能是纯粹的利他主义来帮助网络。7*24 小时全天候的运行一个全节点需要良好的知识和资源水平，大多数用户不愿意投资是可以理解的。除了矿工，没有什么内置的激励来运行一个全节点，尽管这部分基础设施对网络至关重要。

因此，大多数与区块链交互的用户，不管是否自愿，都会使用一个中心的基础设施。最流行的软件钱包默认依赖于第三方托管的节点。这些客户端连接到远程节点，并以非密码验证的方式完全信任其响应。它的积极方面显然是增强了用户体验，因为这些钱包的用户不需要运行自己的节点。但是，它们被迫信任第三方节点。默认情况下，Metamask、MyEtherWallet 和 MyCrypto 连接到远程节点，但如果用户愿意，仍然允许他们连接到自己的本地节点。这不是 Jaxx 或 Exodus 钱包的情况，它们默认连接到远程节点，而没有连接到用户自己的本地节点的选项。这里没有提到移动钱包，因为手机无法运行全节点。

像 Infura 这样的公司致力于运行全节点，并免费提供给那些需要它们的人。抽象出同步一个全节点的麻烦，允许任何用户轻松地访问区块链。这样的解决方案有助于让更多用户能够访问以太坊。然而，尽管这一举措是对生态系统的一个重大补充，但它代表了一个中心化的单一失败点，与去中心化的区块链理念背道而驰。直到几个月前，钱包开发商还没有其他选择。

“我们的目标是创建一个兼容不同程度‘轻’的协议，从几乎不存储任何内容的客户端到几乎存储所有内容的客户端。”

— PIP, Parity Light Protocol（）

轻量级替代方案：轻客户端

轻客户端或轻节点是连接到全节点与区块链交互的软件。与全节点对应节点不同，轻节点不需要运行 24/7 或读写区块链上的大量信息。事实上，轻客户端并不直接与区块链交互，而是使用全节点作为中介。轻客户端依赖于全节点去执行许多操作，从请求最新的区块头到请求帐户中的余额。

轻客户端协议的设计方式允许它们以最小信任的方式与全节点交互。这是一个需要理解的关键方面，因此让我们回顾一下以太坊区块链的基础知识：

1. 普通用户使用全节点、轻节点或受信任的远程节点在网络上发送交易。

2. 全节点从网络上的对等节点接收交易，检查这些交易的有效性，并将它们广播到网络。

3. 矿工是连接到特定软件的全节点。他们像一个普通的全节点一样从网络上接收和验证交易，但是会额外投入大量的精力来寻找问题的解决方案，才会被允许生成下一个区块。矿工使用的全节点通过应该将哪个区块添加到区块链并构建在其上达成共识。任何在其上构建了至少 10 个块的块都被认为是安全的，因为它包含的交易被还原的概率非常低。

现在，回到我们的轻客户端。作为起点，轻客户端需要下载区块链的区块头。轻客户端不需要为它对全节点的每个请求去信任全节点。这是因为区块头包含一个名为 Merkle 树根的信息。Merkle 树根就是区块链上有账户余额和智能合约存储的所有信息的指纹。如果有任何微小的信息改变，这个指纹也会改变。假设大多数矿工都是诚实的，那么区块头和他们所包含的指纹就被认为是有效的。轻客户端可能需要从全节点请求信息，例如特定帐户的余额。轻客户端知道每个区块的指纹，就可以验证全节点给出的答案是否与其拥有的指纹匹配。这是一个强有力的工具，可以在事先不知情的情况下证明信息的真实性。

由于轻客户端需要发送多个请求来执行简单的操作，因此所需的总体网络带宽高于全节点的带宽。另一方面，所需的资源和存储量比全节点的资源和存储量低几个数量级，同时实现了非常高的安全级别。只需要大约 100MB 的存储空间和较低的计算能力，轻节点就可以在移动设备上运行！这意味着手机可以以去中心化的方式访问区块链。

因为只需要一个全节点的一小部分信息，所以一个轻节点可以更快地与区块链同步。目前，将整个以太坊主网区块链同步，轻客户端大约只需要一个小时，但节点同步超过几秒对任何应用程序来说都太多了。为轻客户端开发的解决方案可以快速与区块链顶部同步，尽管这些解决方案通常需要权衡。目前，轻客户端在其代码中内置了一个可信的区块链检查点。正因为如此，客户端只需要下载最新的区块头文件，就可以在几秒钟内实现同步。轻客户端用户信任客户端开发人员集成有效的检查点。这种折衷被认为是可以接受的，因为用户已经需要信任客户端实现的开发人员。为了以去中心化的方式快速执行同步，Parity Technologie 目前开发了一种替代解决方案，允许轻客户端以与全节点类似的方式执行扭曲同步（）。

未来，轻客户端会遍布各地。 — Marty McFly

轻客户端的挑战

轻客户端非常适合主流应用，例如发送一些交易和验证帐户余额。对轻客户端的主要批评是，轻客户端不能直接帮助网络。它们不验证除自己需要的信息以外的任何其他信息，也不从网络向其他对等节点提供或转播信息，它们使用来自全节点的资源，而不提供任何的回报。

与全节点相比，轻客户端提供了更好的最终用户体验，同时允许最终用户以去中心化的和安全的方式访问区块链。关键是要找到一种激励个人和机构的方式去运行全节点、服务轻节点、惩罚服务坏数据的恶意全节点。使轻客户端可持续发展的一种方法是让他们对全节点发出的每个请求执行小额支付。在不久的将来，轻客户端将在以太坊分片中扮演重要角色，让验证节点快速同步不同的分片。轻客户端还可用于报告恶意参与者（验证节点或 plasma 权限）。轻客户端对全节点的激励是一个活跃的研究领域，因为激励是生态系统稳定的关键。

有一些很有前途的想法可以让轻客户端快速同步，同时避免前面提到的折衷方案。一种想法是允许全节点提供最新的已知区块头的零知识证明（例如，zk-STARK ）。然后，轻客户端可以验证它并与链的顶部同步，而无需事先知道区块链的状态。

总之，在短期内，轻客户端将成为去中心化应用程序的骨干，这对用户友好的分布式生态系统来说是一个非常好的消息。

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以太坊是什么？

随着区块链技术以太坊轻节点作用的创新，一个新的平台诞生了，它就是以太坊。以太坊不像比特币那样只是一种加密货币，它还存在其它特征，使其成为了一个巨大的分布式计算机。

那么，到底什么是以太坊?

具体来说，以太坊（Ethereum）是一个可编程、可视化、更易用的区块链，它允许任何人编写智能合约和发行代币。就像比特币一样，以太坊是去中心化的，由全网共同记账，账本公开透明且不可窜改。

与比特币不同的是，以太坊是可编程的区块链，它提供了一套图灵完备的脚本语言，因此，开发人员可以直接用C语言等高级语言编程，转换成汇编语言，大大降低了区块链应用的开发难度。

为了更易理解，打个比方，以太坊就像是区块链里的Android，它是一个开发平台，让以太坊轻节点作用我们可以像基于Android Framework一样基于区块链技术写应用。它上面提供各种模块让用户来搭建应用，如果将搭建应用比作造房子，那么以太坊就提供了墙面、屋顶、地板等模块，用户只需像搭积木一样把房子搭起来，因此在以太坊上建立应用的成本和速度都大大改善。

事实上，在没有以太坊之前，写区块链应用是这样的：拷贝一份比特币代码，然后去改底层代码如加密算法，共识机制，网络协议等等（很多山寨币就是这样，改改就出来一个新币）。

至于以太坊如何运作？

与其它区块链一样，以太坊需要几千人在自己的计算机上运行一个软件，为该网络提供动力。网络中的每个节点（计算机）运行一个叫做以太坊虚拟机（EVM）的软件。如果将以太坊虚拟机想象成一个操作系统，它能理解并执行通过以太坊特定编程语言编写的软件，由以太坊虚拟机执行的软件/应用程序被称为“智能合约”。

不过，在这台计算机上操作并不是免费的，需要支付该网络自带的加密货币，叫做以太币（Ether）。以太币与比特币大致相同，除了一点，即以太币可以为在以太坊上执行智能合约而付费。

回到以太坊的发展史，以太坊的概念首次在2013至2014年间由程序员Vitalik Buterin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年通过ICO众筹开始得以发展。

截至2018年2月，以太币是市值第二高的加密货币，仅次于比特币。

对于许多程序工程师和投资人而言，2015年7月30号这一天是一个大日子，经过18个月的酝酿期后，以太坊区块链平台终于正式诞生了，当天在位于布鲁克林的办公室上午11:45左右，当以太坊区块链产生第一个创世区块，随即有很多狂热的矿工在后头想要赢得第一个区块，也就是以太坊专属电子货币，以太币的所有权。当时整个办公室掌声雷动，那一天天气很糟糕，纽约一带下了大雷雨，每个人的智能手机不时传来嘈杂的洪水警告讯号。

根据该公司网站资料的说明，以太坊是一个去中心化的应用平台，以智能合约为例，设计师可以完全排除死机被监控，被诈骗或者是被第三方横加干预的可能，跟比特币一样，以太坊利用以太币吸引参加者，建立验证交易平台的网络架构，维持网络架构的运作，并且以共识决定哪些是真正发生过存在的事件，但是以太坊和比特币也有所不同，以太坊提供一些功能强大的工具，让投入开发的人创造出去，具有去中心化的软件服务，使用范围可以从线上游戏横跨到股票交易。

以太坊的构想源自于2013年，当时才19岁的俄裔加拿大人为例，维塔利克布特林，他当时跟比特币的核心开发者争论，区块链网络架构需要有更稳固的手稿语言才能发展其他的应用软件，不过他的想法没有被采纳，促成了他打定主意要开发一套符合自己理念的区块链网络架构共识，这家公司可以说是他跨出的第一步，在以太坊区块链上推出了应用软件，如果我们把时间往回倒转几年，就会发现一个很有趣的对照。

有位大师托瓦兹推出Linux作业系统的举动，正如布特林推出以太坊一样如出一辙。共识系统公司的联合创始人约瑟夫鲁宾谈到区块链以太坊的兴起时表示，我愈发觉得走上街头去贴海报诉求是很浪费时间的一件事，倒不如一起合作，在这个失衡的社会的经济体制带来要比较实际得改变。

跟许多创业者一样，鲁宾提出的愿望也很有企图心，他不只想要创立一家了不起的公司，也想借机克服这个世界上难解的问题。这个公司的应用程序会对十多个其他领域的产业带来震撼力十足的效果，他们的计划包括分布式的三重记账会计体系，针对原本广受好评，但是后来却因为集中管控儿而遭受争议的reddit论坛推出分布式的新版本，自动执行的文件格式进行管理，系统现在叫智能合约，涵盖商务体育和娱乐领域的预测市场、公开竞标的能源市场、足以和苹果电脑分庭抗礼的一整套可以供大规模协作集体创造，实现无管理阶层公司之共同管理机制的商务工具。

以太坊Ethereum由V神（Vitalik Buterin）在2014年创办，它是一个区块链底层系统，类似于互联网的操作系统，基于它开发的DAPP（去中心化应用）类似于基于互联网操作系统开发的软件APP。

它的出现主要是弥补比特币的不足，比特币只能实现点对点的电子现金交易系统，但是区块链技术在其他场景的应用却无法实现。如果每用于一个场景，就搭建一个底层基础系统，再进行开发，太耗时间和精力，成本也很高。为此，以太坊就建了一个底层系统供开发者使用，开发者只需要在其基础上开发自己的DAPP应用就可以了。去年5月数据显示，全球就已有200多个以太坊应用。

此外，以太坊也是区块链比较优秀的公链之一。不过，它的交易速度太慢令众多开发者诟病，以太坊开发者正在不断尝试研发分片技术对此现象进行改变。

以太坊的本质是一个可编程可视化而且操作简单的区块链，允许任何人编写智能合约和发行代币（这也是为什么市面上各类空气币、传销币如此之多的一个原因之一）。和比特币一样，以太坊也是去中心化的，全网共同记录以太坊的所有情况，而且公开透明不可篡改。

那以太坊轻节点作用你想问，以太坊和比特币的不同之处在哪？通俗地讲，你可以把以太坊理解成为能够编程的区块链，它提供了一套图灵完备的脚本语言，后续的开发人员可以直接在这个基础上进行c语言等语言编程，之后转变成汇编语言，由此降低了区块链的应用的开发难度。就好像安卓系统上，准备好了api和接口，用户直接开发app就可以这样的逻辑。从以太坊诞生之初到现在，以太坊上已经诞生了几百个应用，俄罗斯政府甚至也与以太坊基金会合作。

希望我的回答能够帮助你！

在基础层面上，以太坊是基于区块链技术的软件平台。该平台允许构建和部署分散式应用程序。以太坊里的“以太”是什么？对Ethereum感兴趣的人们经常会问“以太是什么？”

了解以太是非常重要的，因为它是以太坊功能的基础。就像所有机器使用某种燃料一样，区块链也是如此。以太坊使用以太网，这是一种独特的代码，可用作支付运行应用程序或程序的方式。就像老虎机需要硬币（或者现在的预付卡）来运行硬币一样，客户必须使用乙醚作为付款才能在以太坊运行他们所要求的操作。

大家其他人的答案真的都是太麻烦了

讲得太复杂了

以太坊

简单来说就是这么一个结论：

以太坊等于 BTC+智能合约+合同自由+通缩资产+使用价值

这个结论其实不难理解的

官方定义更加诡诈：

开源的有智能合约功能的公共区块链平台。通过其专用加密货币以太币（Ether，又称“以太币”）提供去中心化的虚拟机

以太坊简单来说就是这么一个结论：

以太坊等于 BTC+智能合约+合同自由+通缩资产+使用价值

我给大家简单地来说说吧

首先先来看下面这个视频：也就是以太坊创始人V神的视频特别好的解释

以太坊简单来说就是这么一个结论：

以太坊等于 BTC+智能合约+合同自由+通缩资产+使用价值

官方定义更加诡诈：

以太坊是一个可编程，可视化的区块链平台。其操作功能非常多，计算汇总各类数据等等。

以太坊是区块链技术的一个质的飞跃！就好比http是互联网底层支撑技术而以太坊就是可以基于以太坊智能合约做各种生态dapp

以太坊是什么？

以太坊是互联网新时代的基础：

内建货币与支付。

用户拥有个人数据主权，且不会被各类应用监听或窃取数据。

人人都有权使用开放金融系统。

基于中立且开源的基础架构，不受任何组织或个人控制。

以太坊的创建

以太坊主网于 2015 年上线，是世界领先的可编程区块链。

和其它区块链一样，以太坊也拥有原生加密货币，叫作 Ether (ETH)。 ETH 是一种数字货币，和比特币有许多相同的功能。它是一种纯数字货币，可以即时发送给世界上任何地方的任何人。 ETH 的供应不受任何政府或组织控制，它是去中心化且具稀缺性的。全世界的人们都在使用 ETH 进行支付，或将其作为价值存储和抵押品。

但与其它区块链不同的是，以太坊可以做更多的工作。以太坊是可编程的，开发者可以用它来构建不同于以往的应用程序。

以太坊的作用

这些去中心化的应用程序（或称“dapps”）基于加密货币与区块链技术，因而值得信任，也就是说 dapps 一旦被“上传”到以太坊，它们将始终按照编好的程序运行。这些应用程序可以控制数字资产，以便创造新的金融应用；同时还是去中心化的，这意味着没有任何单一实体或个人可以控制它们。

目前，全世界有成千上万名开发者正在以太坊上构建应用程序、发明新的应用程序，其中有许多现在已经可以使用：

1.加密货币钱包：让你可以使用 ETH 或其他数字资产进行低成本的即时支付

2.金融应用程序：让你可以借贷、投资数字资产

3.去中心化市场：让你可以交易数字资产，甚至就现实世界事件的“预测”进行交易

4. 游戏：你可以拥有游戏内的资产，甚至可以由此获得现实收益以及更多。

以太坊社区

以太坊社区是世界上最大最活跃的区块链社区。它包括核心协议开发者、加密经济研究员、密码朋克、挖矿组织、ETH 持有者、应用开发者、普通用户、无政府主义者、财富 500 强公司。

没有公司或中心化的组织能够控制以太坊。一直以来，以太坊由多元化的全球性社区贡献者来协同进行维护和改善，社区成员耕耘于以太坊的方方面面，从核心协议到应用程序。

以太坊拥堵的元凶找到了，竟然是它！

geth以太坊客户端轻节点模式启动怎么与全节点启动的geth连接？

一般来说，Undefined index就是自己编写过程中出现了的的确确的写法问题notice一般提示关于与执行代码没有直接关系的错误，但不要忘记，notice有时会返回一些多余的错误信息

走进以太坊网络

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。

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

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，以太坊为以太坊轻节点作用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以太坊轻节点作用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。