通俗理解区块链数据表示：从交易编码到状态树

导读： 数据上链之前，要经历编码以及序列化，把复杂的数据结构转变为字节流。此过程跟把一本厚书依照统一规则拆分成无数标准化的“乐高积木块”相类似。每一个“积木块”都拥有固定的数据格式...

数据上链之前，要经历编码以及序列化，把复杂的数据结构转变为字节流。此过程跟把一本厚书依照统一规则拆分成无数标准化的“乐高积木块”相类似。每一个“积木块”都拥有固定的数据格式，涵盖长度、类型以及具体数值。比特币的脚本系统，以太坊的递归长度前缀编码，皆是各自数据表示的基础协议。唯有理解这些底层编码方式，才能够真正明白交易详情里那些看似杂乱的十六进制字符串。

交易数据结构拆解

简单的一句“A转账给B”，这可不是一笔区块链交易表面呈现的那般，实际上它是一个复合数据结构。其包含多个字段，拿比特币交易来说，它的核心部分有版本号，有输入计数器，有输入列表，有输出计数器，有输出列表，还有锁定时间等。而输入列表里呢，又进一步含有前一笔交易的哈希，有输出索引，还有解锁脚本等内容。

这般嵌套着的数据结构拥有关键特性，它保证了交易的可追溯以及不可被篡改性，只要你通过区块链浏览器去查看交易详情，那所见到的各异输入输出与脚本，便正是这种结构化呈现的直接展现。

状态树与账户模型

被引入账户模型的以太坊，比起以前，其数据表示更为烦琐复杂。它用默克尔帕特里夏树来维持全网状态，所有账户的余额、合约代码和存储数据都精细有序地被安置在一棵庞大的树形结构当中。每个区块头皆含有这棵状态树的根哈希，此种根哈希俨然就是全网状态的“数字指纹”；只要任意一个账户的数据出现哪怕极微之变动，根哈希便会全然不一样。这种别具一格的数据表示形式让轻节点能够快速验证某个账户的状态是否存在，而不用同步全部区块数据。

轻节点于以太坊的网络架构里，担当着重要的角色。因为以太坊的数据量十分庞大，所以同步全部的区块数据，对一些节点来讲成本过高。借助这种基于默克尔帕特里夏树以及根哈希的数据表示形式，轻节点只需依照根哈希等关键信息，便能够快速地验证账户状态。这极大程度减轻了节点的负担，提升了验证效率，致使以太坊网络能够更高效地运行，甚至于资源有限的节点也能够参与到网络验证当中，确保了网络状态验证的便捷性以及高效性，为整个以太坊生态系统的稳定运作提供了有力支撑。

非结构化数据上链

区块链能够存储哈希值，这哈希值可不简单，它能间接表示任意形式的非结构化数据，除了交易和账户状态外。不管是文档、图片还是视频，都得先算出它们各自的哈希值，接着把这个算出来的哈希值写入交易或者特定字段里。因为哈希函数有着独特的特性，只要原始数据有任何一点修改，那哈希值就会跟着改变。所以，这种数据表示方式给数字版权、司法存证提供了低成本且不可篡改的解决办法，能证明某个文件在某个时间点确实存在过。

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