以太坊存储树主流,Merkle Patricia Tree（MPT）原理与应用解析

想象你走进了一个充满魔法的数字世界，这里的一切都由代码编织而成，而以太坊，就是这其中的一个璀璨明珠。在这个世界里，有一种神奇的数据结构，它就像是一座隐秘的图书馆，能够以最节省的空间，最快速的检索速度，为你提供所需的信息。这就是以太坊存储树的主流——Merkle Patricia Trie（MPT）。

探索MPT的奥秘：一棵树的演变

在以太坊的世界里，数据存储就像是一座迷宫，而MPT就是那把开启迷宫之门的钥匙。要理解MPT，我们得从它的前身说起。

1. Trie树：字典的魔法

Trie树，听起来是不是有点像字典？没错，它就像是一本字典，每个节点代表一个字母，通过这些字母的组合，我们可以找到对应的单词。在以太坊中，Trie树被用来存储交易数据、账户信息等。

2. Patricia Trie：压缩的艺术

但是，Trie树有个小缺点，那就是如果有很多单词没有公共前缀，那么树的高度会很高，导致存储空间浪费。于是，Patricia Trie应运而生。它通过共享公共前缀来压缩树的高度，就像把一本厚厚的字典压缩成一本薄薄的册子。

3. Merkle树：安全的守护者

Merkle树，又称哈希树，它就像一个守护者，保护着数据的安全。在Merkle树中，每个节点都存储着数据的哈希值，通过这些哈希值的组合，我们可以验证数据的完整性和一致性。

MPT：三者的完美融合

MPT，就是将Trie树、Patricia Trie和Merkle树三者完美融合的产物。它继承了Trie树的快速检索、Patricia Trie的压缩存储和Merkle树的数据安全特性。

1. 扩展节点：压缩的高度

扩展节点是MPT的核心，它存储一个前缀和一个指向下一个节点的引用。通过这种方式，MPT可以压缩树的高度，提高存储效率。

2. 分支节点：构建树的骨架

分支节点包含16个子节点，每个子节点对应一个16进制字符。这些子节点可以是叶子节点、扩展节点或其他分支节点，用于构建树的层次结构。

3. 叶子节点：存储具体数据

叶子节点包含键值对，存储着具体的数据。在以太坊中，这些数据通常是账户的状态信息，如余额、合约代码等。

4. 空节点：表示空指针

空节点表示空指针或空链接，用于表示树的末端。

MPT的优势：高效与安全的完美结合

MPT之所以成为以太坊存储树的主流，是因为它具有以下优势：

1. 高效的存储

MPT通过压缩树的高度，大大减少了存储空间的需求。

2. 快速的检索

MPT的检索速度非常快，时间复杂度为O(log(n))。

3. 安全的数据保护

Merkle树为MPT提供了数据安全保护，确保数据的完整性和一致性。

在这个充满魔法的数字世界里，MPT就像一位神奇的魔法师，用它的魔法为我们构建了一个高效、安全的数据存储系统。让我们一起走进这个数字世界，探索MPT的奥秘吧！