ETH

ETH 区块链2.0;白皮书,黄皮书,源代码

基础

资料总结

1. author:vitalik

1. [memory hard]mining puzzle ->需要大内存:限制ASIC芯片,BTC支持ASIC
2. POW -> POS(stake:权益证明) -> DPOS
3. smart contract-> 去中心化的合同

2. 基于帐户的分布式账本

• UTXO:数据结构
• 基于账户模型: 不会出现dubbo spending attack(花钱的人不诚实,想重新花钱);会出现replay attack(重放攻击:收钱的人不诚实,收钱人想重新收钱)
• replay attack:通过nonce计数器防止,nonce记录当前账户转账的次数,并使用当前私钥加密写进交易
• 外部账户:(pub/pri管理)[包括:balance,nonce] -> 源码的数据结构
• 合约账户:不能主动发起交易,通过外部账户发起,[包括:code,storge] ->源码数据结构

3. 数据结构：状态树、交易树、收据树 => MPT

• 状态树
  • eth地址:(160bit->20Byte->40Hex) [addr:state] -> 不能使用hash,Merkel tree(merkle指针的类型不是地址)
  • Key: trie(字典数) -> patricia trie(经过路径压缩的前缀树,对trie空间优化) -> MPT -> modified MPT(修改的节点指向原节点)
  • Value: 使用RLP序列化
• 交易树:当前区块的交易:key不是txid
• 收据树(查询交易结果)当前区块的交易
• Bloom Filter: 查找交易的原理 -> 很牛逼:结合bit操作
• ETH: 交易驱动的状态机 -> 有限状态机

// Header represents a block header in the Ethereum blockchain.
type Header struct {
   ParentHash  common.Hash    `json:"parentHash"       gencodec:"required"`
   UncleHash   common.Hash    `json:"sha3Uncles"       gencodec:"required"`
   Coinbase    common.Address `json:"miner"            gencodec:"required"`
  // 状态树,交易树,收据树
    Root        common.Hash    `json:"stateRoot"        gencodec:"required"`
   TxHash      common.Hash    `json:"transactionsRoot" gencodec:"required"`
   ReceiptHash common.Hash    `json:"receiptsRoot"     gencodec:"required"`
   // bloom filter 的并集
   Bloom       Bloom          `json:"logsBloom"        gencodec:"required"`
   Difficulty  *big.Int       `json:"difficulty"       gencodec:"required"`
   Number      *big.Int       `json:"number"           gencodec:"required"`
   GasLimit    uint64         `json:"gasLimit"         gencodec:"required"`
   GasUsed     uint64         `json:"gasUsed"          gencodec:"required"`
   Time        *big.Int       `json:"timestamp"        gencodec:"required"`
   Extra       []byte         `json:"extraData"        gencodec:"required"`
   MixDigest   common.Hash    `json:"mixHash"          gencodec:"required"`
   Nonce       BlockNonce     `json:"nonce"            gencodec:"required"`
}
// Block represents an entire block in the Ethereum blockchain.
type Block struct {
   header       *Header
   uncles       []*Header
   transactions Transactions
   // caches
   hash atomic.Value
   size atomic.Value
   // Td is used by package core to store the total difficulty
   // of the chain up to and including the block.
   td *big.Int
   // These fields are used by package eth to track
   // inter-peer block relay.
   ReceivedAt   time.Time
   ReceivedFrom interface{}
}
// "external" block encoding. used for eth protocol, etc.
type extblock struct {
   Header *Header
   Txs    []*Transaction
   Uncles []*Header
}

4. GHOST协议 -> 解决区块链的分叉

• 5ETH -> 3ETH: 不会自动下调
• uncle block(叔父区块,分叉的第一个区块:防止forking_attack): 7/8 block_rework,没有gas_Fee; 叔父区块上的交易不执行,只验证交易的合法性
• 7代共同祖先,2个uncle

5. 挖矿：memory-hard mining puzzle

• LiteCoin:
  • 莱特币使用scrypt计算mining puzzle;对内存不友好,在head_hash计算过程中多次hash读取内存 -> 不使用ASIC,GPU; 但是硬件技术发展快
  • 出块速度4倍BTC
• ETH: 16Mcache, 1Gdataset: GPU
  • 对内存的要求不断增加(cache,dataset)
  • 挖矿算法: ethash
  • 计划: POW -> POS
  • pre-mining预挖矿, pre-sale:预售;

6. 挖矿难度调整

• 15秒出块时间,依赖负区块的难度,难度炸弹:最小难度131072

7. 权益证明 • proof of stake

1. 权益证明算法: Casper the Friendly Finality Gadget(FFG)
2. EOS: 权益证明:DPOS协议(Delegated proof of stake)

8. 智能合约

• code is low

9. DAO: 去中心化的自制组织

ETC/ETH的硬分叉