📘以太坊的存储结构与 Merkle Trie
- Henry Wei
- 发布于 2天前
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以太坊并未使用传统数据库，而是构建出一套具备可验证性、安全性与高效索引能力的底层数据结构 ——Merkle Patricia Trie（MPT）。
它支撑了账户状态、合约变量、交易记录的存储机制，也是轻节点验证和跨链证明的基础。
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✦ 1. 为什么以太坊需要特殊的存储结构？
以太坊要实现的是一个全球状态同步的可信网络，这对存储系统提出以下挑战：
- 🔁 支持频繁状态更新（账户余额、合约变量等）
- 🔐 保证每次状态变更都可验证、防篡改
- 🛰 兼容轻节点（无需全量数据，也能验证状态）
因此，以太坊引入了基于哈希验证机制的 Merkle Trie（默克尔树）结构，它天然支持状态快照、部分证明和去中心化校验，比传统 SQL/NoSQL 更适合区块链系统。
2. Merkle Patricia Trie 是什么？
MPT 是一种结合多种数据结构特性的 Trie 变种：
| 成员结构 | 功能 | 在 MPT 中的体现 |
|---|---|---|
| 🔗 Merkle Tree | 哈希递归构建整棵树，支持防篡改和路径验证 | 每个节点哈希影响 rootHash，用于状态证明 |
| 🔍 Radix Tree（前缀树） | 支持快速字符串查找（基于共享前缀） | 地址路径被分割为十六进制 nibbles |
| 🧬 Patricia Tree | 对路径进行压缩，节省冗余节点 | 支持路径压缩，减少 Trie 深度和存储开销 |
📌 MPT 是一种加密验证 + 快速路径匹配 + 节点压缩优化结合体，专为以太坊状态树高频读写需求设计的。
✅ 核心理念：每个状态的更新都会映射到一个新的根哈希(roothash)，作为该状态快照的唯一标识。
✦ 3. RLP 编码：以太坊的通用序列化格式
RLP（Recursive Length Prefix, 递归长度前缀编码） 是以太坊专用的数据编码格式，专为结构化数据的压缩与存储设计：
✅ RLP 特点
- 支持任意嵌套（数组 / 对象）
- 编码短小、结构明确
- 适用于存储层与网络传输
✍️ 示例
- 字符串
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