以太坊区块链中的数据结构

以太坊区块链中的数据结构
以太坊是目前最常用的区块链之一，它采用了一种名为“字典树”的
数据结构来存储和组织数据。

字典树是一种空间-时间折中的数据结构，
它允许以较小的空间成本快速查找和检索数据。

以太坊的字典树是一种基于梅克尔树（Merkle Tree）的变种，被称
为“梅克尔字典树”（Merkle Patricia Tree）。

它的主要目标是提供一
种高效的方法来存储和检索大量的键值对。

梅克尔字典树的根节点是一个特殊的节点，它存储着整个字典树的哈
希值。

根节点的哈希值通过对树中的所有节点的哈希值进行哈希计算得到。

这样做的好处是，当树中的任何节点发生改变时，只需要重新计算受影响
的节点的哈希值和根节点的哈希值即可，而无需重新计算整个树。

梅克尔字典树的每个节点存储一个4-元组（nibble, H, L, R），其
中nibble是一个半字节（4位），用于将键值对的键进行分割；H是一个
哈希值，用于验证节点的完整性和保障数据的安全性；L是一个指针，指
向左子节点；R是一个指针，指向右子节点。

梅克尔字典树的叶子节点存储着实际的键值对的值。

叶子节点通过将
键的半字节按顺序存储在一起形成一个键。

这种方式允许梅克尔字典树可
以同时按照键和值进行查找和检索。

除了梅克尔字典树，以太坊还使用了一种名为“链表树”（Trie）的
数据结构来存储和组织交易和智能合约的状态。

链表树和梅克尔字典树非
常相似，但链表树不存储哈希值，而是直接存储键和值。

在以太坊中，链表树最常用于存储交易和账户状态。

每个交易都会被存储为一个叶子节点，叶子节点只存储交易的哈希值。

一系列的交易通过创建一个包含这些叶子节点的链表树来组成一个区块。

智能合约的状态也被存储在链表树中。

智能合约的状态存储在一个特殊的账户中，其值为一个包含智能合约所有存储变量的键值对。

总的来说，以太坊区块链中的数据结构主要包括梅克尔字典树和链表树。

这些数据结构提供了一种高效的方式来存储和组织大量的键值对，使得以太坊区块链具备了可扩展性和数据安全性。