世界狀態
我們知道以太坊的全球狀態包括賬戶地址和賬戶狀態之間的對映。該對映儲存在Merkle Patricia tree樹的資料結構中。
Merkle樹是一種由一組節點組成的二叉樹，其中：
l 樹底部的大量葉節點包含底層資料
l 一組中間節點，其中每個節點都是兩個子節點的雜湊
l 一個根節點，也是由兩個子節點的雜湊形成，表示樹的頂部
樹底部的資料是透過拆分資料產生，這些資料我們希望儲存進入塊中，然後把塊拆分進入桶中，之後取每個桶的雜湊並重復相同的過程，直到剩餘的雜湊總數變為只有一個：根雜湊。
Merkle樹要求每個儲存其中的值都有一個鍵。從樹的根節點開始，鍵應該告訴你要遵循哪個子節點，以獲取相應的值，值是儲存在葉節點上的。在以太坊的案例中，狀態樹的鍵/值對映是在地址和它們相關的賬戶之間的，包括了每個賬戶的餘額、nonce、codeHash、StorageRoot（其中StorageRoot本身就是一顆樹）。
（來源：以太坊白皮書）
相同的trie結構也被用於儲存交易和收據。更具體來說，每個區塊都有一個“塊頭”，塊頭儲存三種不同Merkle trie結構的根節點雜湊，包括：
l 狀態trie
l 交易trie
l 收據trie
把所有這些資訊有效地存入Merkle tries的能力在以太坊中非常有用，因為我們有“輕客戶端”和“輕節點”。請記住，區塊鏈由一堆節點維護。廣義上講，有兩類節點：全節點和輕節點。
完整節點透過下載整個鏈資料來同步區塊鏈，從創世區塊到當前區塊，執行其中包含的所有交易。通常，礦工儲存完整到歸檔節點，因為它們要去挖礦必須執行該操作。無須執行任一操作也可以下載完整節點。無論如何，任何全節點包括所有鏈。
但，除非一個節點有必要執行每個交易或為方便查詢歷史資料，否則，沒有必要儲存整條鏈的資料。這也是輕節點概念的由來。無須下載和儲存完整鏈的資料以及執行所有交易，輕節點僅下載鏈頭，從創世區塊到當前區塊的塊頭，而無須執行任何交易或檢索任何相關的狀態。由於輕節點可以訪問區塊頭，區塊頭包含了三種tries的雜湊，它們依然能夠輕易生成和接收可驗證的答案，如關於交易、事件、餘額等。
這樣做能行的原因是Merkle樹中的雜湊是向上傳播的——如果一個惡意使用者試圖把虛假交易置入Merkle樹的底部，這樣的改變會導致上面節點的雜湊發生變化，然後會繼續改變上面節點的雜湊，如此傳遞下去，最終改變了樹根的雜湊。
想要驗證資料的任何節點都能使用“Merkle證明”來達成目的。Merkle證明包含：
l 要證明的一堆資料和它的雜湊
l 樹的根雜湊
l “分支”（所有夥伴雜湊從塊到根的路徑順延而上）
所有讀取證明的人都能驗證分支的雜湊是沿著樹向上一致的，因此，給定的區塊實際上是在樹中的某個位置上。
總之，使用Merkle Patricia樹的好處是該結構的根節點在加密方面依賴於儲存在樹上的資料，因此根節點雜湊能夠用於該資料的安全標識。既然區塊頭包含狀態、交易以及收據樹三者的根雜湊，因此，任何節點都可以驗證一小部分的以太坊狀態，而無需儲存所有狀態，完整節點可能會非常大。
--未完待續---
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