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Asia/Shanghai

Jason Zhao

自我介绍
- Researcher, Developer, Buidler | defi & cryptography & consensus
- 试图和ETH一样有趣（不是说价格lol
- 坐标hk海边
- 喜欢到处跑，喜欢和大家聊天
- Let's go explore!
你认为你会完成本次残酷学习吗？
- Passion!

Notes

2025.02.06

Reading Focus

ETH中的存储结构

核心问题

Patricia Tree 的机制，如何提升效率的？
Verkle Tree 与 MPT 的对比?
ETH的MPT(Merkle Patricia Tree)的节点上都是什么？是用户的状态还是交易内容？
这二者以及blob的存储状态、读取状态有何不同？

核心内容

Patricia Tree 的机制，如何提升效率的？ 节点类型与结构：
- 分支节点（Branch Node）：包含 17 个槽位（16 个十六进制字符分支 + 1 个值槽位），用于存储子节点路径。
- 扩展节点（Extension Node）：存储共享前缀和一个子节点的哈希引用，用于合并具有相同前缀的键。
- 叶子节点（Leaf Node）：存储键的剩余部分（后缀）及其关联的值。

路径压缩：

当多个键具有相同前缀时，Patricia Tree 会将这些键的公共前缀合并为一个扩展节点，避免重复存储。
例如，键 0x1234 和 0x1235 的公共前缀 0x123 会被合并到一个扩展节点中，仅存储一次。

查找流程：

从根节点开始，按路径逐字符匹配。
遇到扩展节点时，跳过共享前缀，直接跳转到子节点。
最终在叶子节点中匹配剩余后缀，获取值。

效率提升的关键

存储优化：通过共享前缀减少冗余存储，树的高度显著降低。
查找加速：路径压缩减少遍历的节点数，复杂度从普通 Trie 的 O(k)（k 为键长）优化至接近 O(log n)。
空间效率：避免稀疏存储（普通 Trie 的空分支占用空间），仅存储有效路径。
Verkle Tree 与 MPT 的对比

特性	MPT	Verkle Tree
证明大小	O(log₂n)	O(logₖn)
数据结构	哈希树 + 前缀树	向量承诺 + 前缀树
验证效率	较高	更高
适用场景	中小规模数据	大规模数据和高并发场景
无状态性支持	有限	完全支持

用户状态 vs 交易内容 vs Blob

树类型	存储内容	用途
状态树	账户状态（地址 → 余额、nonce 等）	全局状态管理，每个区块更新一次根哈希
交易树	区块中的交易列表	验证交易是否存在于特定区块
收据树	交易执行后的收据（日志、Gas 消耗）	提供交易执行结果的证明
Storage 树	合约的存储变量（键值对）	每个合约账户独立维护一个 Storage 树

数据类型	存储结构	持久性	读取方式
用户状态	MPT（状态树）	长期持久化	通过地址直接查询状态树
交易内容	MPT（交易树）	永久存储	通过区块号+索引查询交易树
Blob 数据	临时链外存储	短期保留	通过 EIP-4844 的 `blob` 接口访问

数据	存储位置	更新频率	验证方式
用户状态	状态树（MPT）	每区块更新	通过 Merkle 证明验证最新状态
交易内容	交易树（MPT）	仅写入一次	通过区块头哈希验证存在性
Blob	链外存储（非 MPT）	临时写入	通过数据哈希验证完整性

2025.02.07

Reading Focus

ETH的执行层(1)

核心问题

执行层模型

核心内容

执行层模型
- 紧接着我们昨天的存储结构，以太坊的状态存储采用了 状态树（State Trie）和存储树（Storage Trie） 等数据结构。为了优化存储和性能，以太坊引入了状态修剪（State Pruning）机制。
- ETH执行层是一个状态机模型，状态转移函数包括：
  - 对于存储树的操作：前一个Header的获取函数；
  - 对于状态树的操作：对于当前块的255个块之前的块在状态树中进行剪枝；
  - 核心操作：
    - Header验证函数
    - blob验证函数
    - 叔块检查函数(有趣的是它已经更名为ommers block)
    - 交易执行函数
      - 检查Gas消耗
      - 生成所有交易的日志的布隆过滤器
      - 生成trie root(前缀树根)

笔记内容