以太坊運行原理筆記：
（參考以太坊黃皮書）
以太坊區塊組成：
區塊：相關信息片段（區塊頭）+區塊內交易+其他的區塊頭（一些上一級區塊和上上級區塊，稱為ommers）。
先說下ommers：當前區塊的上一級區塊（父區塊）和當前區塊上一級區塊（父區塊）的上上級區塊（爺區塊）是相同的。（有點拗口）
以太坊的出塊時間大概在15-17秒，那麼和比特幣對比起來肯定是快了很多，這樣的話整個交易處理會更快。在同一時間點，這個時候會出現同時出現兩個競爭區塊的情況也就會多一些，那麼最終只有一個會被鏈接下去，其他的就稱為孤區塊。當然如果是完全拋棄了，那麼也就沒有意義了。ommers獎勵礦工納入這些區塊，這些區塊有效就也能獲得一定的獎勵。有效的判定為：ommers必須在上一級（父區塊）的第6個子區塊之內或更小範圍內。在第6個子區塊之後，之前的孤區塊將不會再被引用。
獎勵如下：
叔區塊顧名思義是區塊的父區塊的兄弟區塊。那麼區塊鏈只有一條主鏈，故叔區塊不在主鏈上，導致叔區塊的原因，由於是網絡的延遲沒有同步，那麼一個叔區塊如果引用在有效的主鏈上，挖出叔區塊的礦工獲得4.375個以太幣（區塊獎勵的7/8）。上文說到叔區塊的引用獲得獎勵，那麼這個獎勵對挖到叔區塊的礦工也是有一個間隔層數的關係。具體如下：
間隔的層數獲取的比例以太幣17/84.37526/83.7535/83.12544/82.553/81.87562/81.25
回過頭看以太坊區塊頭組成：
- parentHash：父區塊頭的Hash值，Keccak 256位hash值
- ommersHash：當前區塊ommers列表的Hash值，Keccak 256位hash值
- beneficiary：挖到該區塊的礦工的地址，用於接收所有交易費用，160位的接收地址
- stateRoot：所有交易執行完且區塊定稿後的狀態樹根節點的Keccak 256位hash值（三棵樹之一）
- transactionsRoot：當前區塊所有交易的樹的根節點的Keccak 256位hash值（三棵樹之一）
- receiptsRoot：當前區塊所列的所有交易收據的樹的根節點的Keccak 256位hash值（三棵樹之一）
- logsBloom：當前區塊中所有交易收據數據中可索引信息組成的Bloom過濾器
- difficulty：當前區塊難度水平的純量值，通過前一個區塊的難度水平和時間戳來計算。
- number：當前區塊的計數，創世紀塊的區塊序號為0，後續區塊序號都增加1
- gasLimit：區塊的gas上限
- gasUsed： 當前區塊中交易所用的總gas量
- timestamp：當前區塊初始化時的unix的時間戳
- extraData：當前區塊相關的任意字節數據，32字節以內
- mixHash：256位Hash值，當與nonce組合時，證明此區塊已經執行了足夠的計算
- nonce：64位Hash值，當與mixHash組合時，證明此區塊已經執行了足夠的計算
上文中提到的三棵樹，簡單說明：
Merkle Patricia Tree(簡稱MPT樹，實際上是一種trie前綴樹)是以太坊中的一種加密認證的數據結構，可以用來存儲所有的(key，value)對。以太坊區塊的頭部包括一個區塊頭，一個交易的列表和一個uncle區塊的列表。在區塊頭部包括了交易的hash樹根，用來校驗交易的列表。在p2p網絡上傳輸的交易是一個簡單的列表，它們被組裝成一個叫做trie樹的特殊數據結構，來計算根hash。值得注意的是，除了校驗區塊外，這個數據結構並不是必須的，一旦區塊被驗證正確，那麼它在技術上是可以忽略的。但是，這意味著交易列表在本地以trie樹的形式存儲，發送給客戶端的時候序列化成列表。客戶端接收到交易列表後重新構建交易列表trie樹來驗證根hash。RLP(Recursive length prefix encoding,遞歸長度前綴編碼)，用來對trie樹種所有的條目進行編碼.參考：http://www.cnblogs.com/fengzhiwu/p/5565559.html
針對merkle樹和Trie樹的特點，以太坊對其改進。
目標一：保證樹的加密安全，那麼每個節點的散列值引用，在levelDB中查詢。在非葉節點，數據的表現形式：key代碼RLP編碼的SHA3散列值，value是節點RLP編碼。在獲取一個節點的內容，只要根據節點的散列值去訪問數據庫然後獲得RLP編碼，解碼即可。
目標二：引入多節點來提高效率。Merkle Patricia Tree節點分為下面幾種，
1.空節點，就理解為一個空串。
2.葉節點，鍵值對應為列表，key為16進制編碼，value是RLP編碼。
3.擴展節點，鍵值對應列表，value是其他節點散列值，通過這個散列值去鏈接到其他的節點。
4.分支節點，長度為17的列表，key還是編碼為16進制編碼，加上value，前16個元素對應key的16個十六進制字符，如果一個鍵值在這個分支終止了，那麼最後的一個元素表示為一個值。分支節點既是搜索的終止也可是路徑的中間點。
MPT樹中是16進制的hex-prefix，HP編碼，對key編碼。所以每個節點可能有16個孩子，引入一種特殊的終止標識符來標識key所對應的值是真實的值，還是其他節點的hash值。
一旦終止標識打開，那麼key是葉節點，對應真實的value。
終止標識關閉，那麼值就是在數據塊中查詢對應節點的hash。
不論key是奇偶長度，HP對其編碼後，一個單獨的hex字符或者4bit二進制數字，稱為一個nibble。
一個nibble加上key前面，對終止奇偶符編碼，最低位標奇偶性，第二低位編碼終止符狀態，一旦key是偶數，那麼加上另外一個nibble，值0來保證整體的偶性。
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