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usdt无需实名(www.caibao.it):科普 | 若何开发出好用的轻客户端(二)

约稿员 科技 2021-02-05 04:38:44 97 0

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科普 | 若何开发出好用的轻客户端,Part-1

现在是 2021 年,以太坊区块链已经运行 5 年多了。但现在还没有不使用中央化提供者就能与以太坊协议交互的可靠的轻量级方式。种种研究解释,只要你能够接见需要的数据,就可以构建这一功效。在本文中,我们将先容什么是区块链历史记录,以及需要解决哪些问题才气让轻量级客户端轻松获得这些历史记录。

区块链历史记录

“区块链历史记录” 指的是所有区块头、区块体和收条的历史记录。在当前所有以太坊客户端用来通讯的以太坊协议中,节点可以使用以下新闻对来相互请求区块链历史记录:

点击此处,查看以太坊协议的完整规范。

区块链历史记录是一个相对简朴的数据集。你可以把它当成是一个只能添加的文件。矿工每挖出一个新的区块,这个区块的区块头、买卖、叔块和收条都市被添加到文件中。

以太坊协议已经为这部门需要而优化过,以是一个新加入网络的节点可以高效地检索区块链的所有历史记录。一旦客户端实现完全同步,除了响应 JSON-RPC 请求之外无需使用这些数据。客户端自己也不会频仍用到这些数据,由于它们会通过 gossip 新闻获取新的区块和区块头。作为区块执行的一部门,收条会在内陆天生。尽管如此,协议照样强迫客户端要保留完整的历史记录。

因此,我们需要的数据在以太坊节点所组成的网络中实在都有,只不过网络的架构没有思量过我们的用例。在以太坊协议上构建轻量级客户端需要解决三大问题:

  • B:我们需要使用索引,便于按区块号查找区块,并按哈希值查找买卖

  • C:我们需要削减单个节点存储的总数据量

A:正统区块头链

要找到区块链最新区块,最免信托的方式是从头开始构建一条完整的区块头链(由区块头组成的链条)。为此,我们需要获取约莫 1100 万个区块头,并为其提供约莫 6GB 的存储空间。

若是没有完整的区块头链,客户端就无法鉴别区块头是属于正统链照样叔块的。对于手机和树莓派等低资源装备来说,6GB 的存储成本过于高昂。若是用户要先获得 1100 万个区块头才气发出第一个请求的话,那就违反了客户端无需同步的要求。

幸好我们可以借鉴信标链的机制来解决这一问题。我们只需在以太坊协议上添加一个 “双倍批量默克尔 log 累加器(double-batched merkle log accumulator)”,就可以构建一个简朴易懂的机制来提供某个区块头是否包罗在正统链上的证实。客户端只需准确掌握最新区块头的信息,并通过累加器天生的简朴默克尔证实来证实历史区块头包罗在正统链上。

同步问题是一个可以在客户端层面解决的用户体验问题。有两种解决方案:1. 设置区块头“检查点”;2. 信托观察到的链首块,并执行现实的事情来获取该链首块,然后对其举行异步验证。我们可以将这些作为功效标志(feature flag)提供给用户,让用户在安全性和便捷性方面自行权衡取舍。

B:数据索引

有一些 RPC 端点很难直接构建在现有网络架构上。客户端现在可以通过在区块链历史记录上建立索引来服务这些端点。存在问题的端点主要有:

  • eth_getBlockByNumber

  • eth_getTransactionByHash

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eth_getBlockByNumber端点的难点在于叔块。随便区块高度都有可能泛起无限个有用区块,然则只有其中一个区块在正统链上。因此,客户端在拼集正统链时也会构建自己的索引来将 block_number 映射到 block_hash 上。当客户端通过 JSON-RPC 请求某个区块号的区块时,该索引会将这一请求转化为请求某个哈希值的区块。

eth_getTransactionByHash也存在同样的问题。若是我们将叔块纳入思量,一笔买卖可能存在于多个差别的区块中。然则,单就正统链而言,一笔买卖只存在于一个区块内。客户端在处置正统链时会建立一个索引来将 transaction_hash 映射到 (block_hash, transaction_index) 上。当客户端收到对某笔买卖的数据请求时,该索引会将这一请求转化为允许查找该买卖以及包罗该买卖的正统区块。买卖和区块都必须包罗在 JSON-RPC 响应内。

因此,我们需要一个机制来显示这些索引。

区块头累加器为我们提供了一种机制,可以让索引数据成为正统链的一部门。

C:降低个体存储要求

以太坊协议自设计之始,就将 DevP2P 以太坊网络中的节点设想为能够响应任何关于查找区块链历史记录的请求 —— 无论是最新的区块、很老的区块照样介于二者之间的区块。以太坊网络没有机制可以让节点仅存储区块链历史记录的子集。从根本上来说,整个网络都依赖于所有节点都存储所有数据这一假设。网络自己无法强制节点存储所有数据,然则客户端会与无法响应其请求数据的对等节点断开毗邻。这在一定程度上保障了安全性,由于无法响应请求的客户端不太可能会维护康健的对等毗邻。

因此,首先需要解决的问题是,建立一种机制让单个节点可以仅存储区块链历史记录的子集,同时让网络为节点提供一种机制,以便节点快速找到拥有它们所需数据的节点。

事实证实,这是 Kademlia DHT 网络的新兴属性。该网络拓扑自身的系统就可以在随便大的密钥集中举行 O(log(N)) 查找。假设我们要查找区块哈希和买卖哈希之类的数据。我们可以通过 DHT 查找它们,使用对应区块头对其举行验证,并使用区块头累加器来证实它们在正统链上。

Alexandria DHT

“Alexandria” 是Kademlia DHT 网络的暂定名称。该网络旨在按需提供区块链历史记录的接见权限。该网络自己构建在 Discovery v5 协议上(信标链和以太坊网络也是基于该协议构建的)。这就意味着,绝大部门(甚至所有)语言编写的客户端都市有可用的实现。

虽然我们没有严格要求修改焦点协议来添加区块头累加器,然则这样做确实可以大幅改善这一情形。纵然没有Alexandria,使用累加器也会让焦点协议为虎傅翼。

我们还需要解决可扩展性问题。将区块号映射到的正统区块哈希值的正统区块头索引相对较小,仅包罗一个条目(每个区块头对应一个条目)。然而,买卖索引很大,包罗近十亿个条目(每发送一笔买卖都市有一个条目)。相比之下,普遍使用的 BitTorrent DHT 包罗约莫 2600 万个差别的种子。以太坊主网需要在我们的 DHT 上存储约莫 50 倍的数据。

构建 Alexandria DHT 并为其制订规范是一个持续性的研究主题,现在已经有了一个还在不断完善中的大致规范和观点证实客户端。我们还在继续举行开发,之后会宣布新的希望。

(未完)

(文内有许多超链接,可点击左下 ”阅读原文“ 从 EthFans 网站上获取)

原文链接:

https://snakecharmers.ethereum.org/the-winding-road-to-functional-light-clients-part-2/

作者:Piper Merriam

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