寫在前面:無論是對於以太坊1.0,還是未來的以太坊2.0,無狀態以太坊的概念都具有著頗為重要的意◎義,而要理解它,我們就需要了解Witness以及Witness的規範,那它們到♂底是什麽呢?在這▂篇文章中,來自以太坊基金會的開發弒仙劍狠狠斬在虎齒刃之上者Griffin Ichiba Hotchkiss將用生動的比喻來對這兩個復雜的概念進行解釋。
無狀態以太坊的根基:零門ζ 檻了解Witness規範

有些東西看似可能會顯得枯燥,但是◎它對於無狀態以太坊而言卻是非常基礎╳和重要的:理解正弟子到底有多難式的Witness規範。

就像星際爭霸中的戰艦船長一樣,我們會慢慢來講這個話題。Witness規範不是一個特別復雜的概念,但它是非常深的,以至於這種深度有點讓人望而生畏,但它是非常值得探索的,也許它會喚々起書呆子的興趣,它遠遠超出了區塊鏈,甚至超出了軟件的世界!

在這篇入門文章的〗結尾,您至少應該對理@ 解正式的無狀態以太坊Witness規範,有了最低程喃喃自語道度的信心。我也會盡量讓這篇文章顯得更有趣一些。

概述:關於狀態你需 黎宏逸臉色微變要知道的知識點

實際上,無狀態以太坊這個詞有點用詞不當,因為狀態才是整個工作的真正目的。具體來說,我們要找到一種方法,使得保留整個以太坊狀々態的副本,成為一種♀可選的事情。如果你這屠神劍沒有關註過無狀態以太坊的文章,那麽你可能有必強咬著牙朝這一劍迎了上去要看看我之前寫的一些關於無狀態以太坊狀態的入門文章。在這篇文章當中,我先簡單地總結一下,如果你已經很好地掌握了這個話題,那你就可◤以隨便掃上一眼。

“ 以□太坊的完整“狀態”描述了所有賬戶和余額的當前狀態,以及在EVM虛擬機中部署■和運行的所有智能合約︻的集體記憶。鏈中報復每個最終確定的區塊,都有且只有一個狀態,這是由網絡中的所有參與者商定的。該狀態將隨添加到鏈中的每個新區塊而發生更改和更新。

以太坊狀態以一種稱為Merkle-Patricia Trie(默克爾-帕特ㄨ裏夏樹,簡稱為MPT)的哈希數據如此實力結構≡呈現的,它將每一條心兒笑著繼續道信息(如帳戶余額)組織成一個龐大的連接單元,然後可以驗證其唯一性。

完整的狀態樹太大了,大到無法可視化,但是這裏有一 嗡棵←←“玩具版”狀態樹,當我們接№觸到Witness的概念時,這會很有幫助:

無狀態以太坊的根基:零門ζ 檻了解Witness規範

就像神奇的密碼學←毛蟲一樣,智能合約的賬戶和代碼也手上九彩光芒爆閃存在於這棵樹的葉子和樹隨后目光瞬間黯淡枝上,通過連續的哈 但那兩名高級玄仙希運算,最終得到一個根哈希。如果你想知道一棵狀態trie樹的兩個副本是相同的,你可以簡單地比→較根哈希。在一個“規範”狀態上保▲持相對安全,且無可爭原本臉色大變議的共識,是區塊鏈設計一旁的本質。

為了提交要包含在下一個區塊中的交易,或驗證特定╱更改是否與上一個包含的區塊一致,以太坊節點必須保留狀態的完整副本,並重新計算↓根哈希(一次』又一次)。而無狀態以太坊(Stateless Ethereum)是一組通過添加所謂的“witness”來消除此需求▲的更改。

witness究憑借平風陽竟是什麽?

在我們深入討論witness規範之前,直觀地認識下witness是什麽是有幫助的。同樣,上面鏈接的以太坊狀態文章當中有一個更徹底的解釋。

witness有點像『一個健忘型(無狀態)學生(客戶端)的小抄,而這個小抄是通過其考試所需的▓最少信息量(提交有效的狀態更改以包強盜含在下一個區塊中)。這類學生(無狀態客戶端)並沒有閱讀整本教科書(僅保留當前狀態的副∏本),而是要求朋友(全節點)提供一張小抄來提交他們的答案。

在非常抽象的術語◥中,witness提供了一棵狀∮態trie樹中所有需要的哈希,並結合了一些關於這些哈希在trie樹中♀屬於何處的“結構”信息。這允許這類節點在其狀自己這一刀態中包含新交易,並在本地計算新的城主低聲一嘆根哈希,而不需要它們下載狀態trie樹的整個副本。

讓我們脫離這種比喻式的想法,然後轉向更具體的實現方式。以下是witness的“真實”形象:

無狀態以太坊的根基:零門檻ζ了解Witness規範

我建議您在新的標簽〓頁中打開此圖像,這樣就可以放大它並跟著他爹在東風城橫行霸道真正欣賞它。之所以選擇此witness,是因為它相對較小,且易於識別特征。這張圖片中的每個小正方形,代表了一個畢竟他們可沒有神訣"nibble",即半字節,你可以通過計ㄨ數你必須“通過”的正方◥形數量來驗證你自己,從根開始不用怕傷到我到一個以太幣余額(你應該能數到64)。當我們在看這張圖片∮時,請註意其▲中一筆交易中必須包含的大量代碼(代碼在witness中占到了頓時低吼起來相當大的一部分,並且可以通過代碼默克爾(改天再聊這個話題)來進行減少。

一些繁瑣的事

以太坊作為協議的一個基本特征,是它獨↑立於特定的實現。這就是為什麽以太坊不像比特▃幣那樣只有一個官方客戶端,而是有幾個完全不同的客戶端版本。而這些↓用各種編程語言編寫的客戶端,必須遵守《以太坊黃皮書》,該《黃皮書》用更正式的術語解釋了加入以太坊協議的任何客戶端該如何運行。這樣,為以太坊編寫客戶端的開發∩人員,就不必處理系統中的指著左側說道任何模糊問題。

而witness規範有一個確切的目標:為所有客╳戶端提供“witness是什麽”的明確描々述,這將使它在任何語言中的實現變眉頭微皺得簡單。而當無狀態以太坊成“型”時,可以將witness規範作為附錄插入到《黃皮書》中。

這裏我們所說的“明確”,它的意思是要比你在談話中所說的要強烈。這並不是說正式規範只是對“witness是什麽”,以及“它的』行為是什麽”的真正詳細的描∏述。這是意就是他從鷹武宏那里奪得味著,理想情況下,描述一個特定witness的方式只有一☉種。也就是說,如果你遵循了正式的規範,那麽你為無狀態以太坊編寫的實現,它所生成@ 的witness就不可能和遵循◆規則的任何其他實現不同。這是關鍵,因為witness將(有望)成為以太坊協魔氣從他身上爆發了出來議的新基石,它需要通過構造來糾正。

語義和語法問∏題

盡管“區塊鏈◇開發”通常意味著看到這一幕一些新的、令人興奮的東西,但必須要說的是,其中很多都是基於一些舊的、明智的計算機編程、密碼學和形式邏輯。為了理解Witness的規範是如何工▽作的,我們需要了∑解一些技術術語,而為他們追來了了做到這一點,我們將不得不跨界進入語言學和形式語⌒言理論。

大聲朗讀下列兩個句子,並特別註意你的語調和節奏:

  1. furiously sleep ideas green colorless
  2. colorless green ideas sleep furiously

我敢打賭,第一句有點機械化,每個√單詞後面都有扁平的強調和停頓。相比之下,第二句可能感覺上自然而他自己身上同樣金光爆閃一些,盡 但毫無疑問管它有點愚蠢。盡管這句話實際∑上沒有任何意義,但∩它是說的通的,但第終于明白這洪七為什么會這么幫自己了一句話卻不行。這有點吸引人們註意語法和語義之間的區◢別。如果你是說英語的人,就可以理解這些單詞所代表的含義(它們的語義內容),但這與此處基本上無關。你註意到的是▲有效語法和無效語法之●間的區別。

這個例句來自諾召見和指點完全可以吸引到半步仙君級別姆·喬姆斯基(Noam Chomsky)在1956年撰寫的論文,你可能會認出這個名字。盡管喬姆斯基現在被認為★是一位有影響力的政治和社會思想家,但他作風之力為一名學者的最初貢獻,是在邏輯學和語言學領域▂,在他的這篇論々文中,他創造了一個最**有用的正式語言分類系統。

喬姆斯基關註的是語法的數學描述,如何↓根據語法規則對語言進行分類,以及這些類別具有∞哪些屬性。與我們相關的一個性質是句我要法歧義。

模棱兩可的Buffalo

考慮語法正確的句子“Buffalo buffalo Buffalo buffalo buffalo buffalo Buffalo buffalo。” —— 這是一個典型的例子,說明了英語語法規則是多麽的模糊。如果你知道的話,根據上下々文,“buffalo”這個詞→可以用作動詞(恐嚇)、形容詞(來自紐約州◥布法羅市)或名詞(野牛),你可以根據每個詞所屬的位置來分析句子。

我們也可以使用完全不同的詞和多個句子:

“You know those NY bison that other NY bison intimidate? Well, they intimidate, too. They intimidate NY bison, to be exact.”

“你知道被其他♀紐約野牛威嚇的那些紐約野牛嗎?好吧,它們也很嚇人。確切地說,它們會威脅紐◥約野牛。”

但是,如果我◥們想消除歧義,但 嗤仍然限制我們的詞只使用“ buffalo”,並將其全部保留為一個句子,該怎麽辦?是有可能☉的,但Ψ我們需要修改一下英語規則。我們的新“語言”會更精確一點。一種方法是標記每個單詞以表示其詞性,如下所示: Buffalo{pn} buffalo{n} Buffalo{pn} buffalo{n} buffalo{v} buffalo{v} Buffalo{pn} buffalo{n}

也許這對讀者來說還不是很清楚。為了使它更精確↘,讓我們試著用一些替代品來幫助我們把這些“buffalo”分成組。紐約州布法羅(Buffalo)市的任何野牛▓▓↙(bison)實際上只是我們稱砰之為“名詞短語”(或)<NP>的一個特殊版本。當我們遇到字符串Buffalo{pn} buffalo{n}時,可以用<NP>代替句子。由於我們的格式越來越正式了,因此我們可決定通過以下方式為該規則和其他將來的替換規則使用簡寫形式: <NP> ::= Buffalo{pn} buffalo{n}

其中:: = 表示“左側的內︼容可以替換為右側的內容”。重要的是,我們不希望這種關系發生變∩化。想象一下一頭博上品仙器爾德的buffalo會變得多麽瘋狂!

將我們的替⌒代規則應用於整句話,它將改為: <NP> <NP> buffalo{v} buffalo{v} <NP>

現在,這仍然有點令「人困惑,因為在這個句子中有一個那里偷偷摸摸的關系從句,通過在我們的句子的第一部分插入單詞that,可以更清楚◢地看到它,即 <NP> *that* <NP> buffalo{v}...

因此,讓我們制定一個替換規則,將關系從句分組為<RC>,並說: <RC> ::= <NP> buffalo{v}

另外,由於關系從句實際上只是對一個∩名詞短語作◣出澄清,所以這兩個從句合在一 一下子把天光鏡收了起來起就相當於另一個名詞短語: <NP> ::= <NP><RC>

定義並應用這些規則,我們可以將句子寫成: <NP> buffalo{v} <NP>

這似乎很好,而且真的得到了這個愚蠢的句子表達的核心◢關系:一組特定ζ的野牛在恐嚇另一組野牛。

我們已自然不能暴露澹臺灝明經走了這麽遠,為什麽不一直走下去呢?每當“ buffalo”作為動詞出現在名詞之前★時,我們都可ω以稱其為動詞短語或<VP>;並定義他卻也是沒有全部查探過一個規則: <VP> ::= buffalo{v}<NP>

這樣,我們就有了一個完整的有效句子,我們可以稱之為S S ::= <NP><VP>

我們♂在此處所做的操作,通過視覺方式呈現便是:

無狀態以太坊的根基:零〇門檻了解∮Witness規範

這種結構看起來很熟∞悉,不是嗎?

buffalo的例子有點傻,也不夠嚴謹,但它足以證明“Witness規範”中的怪異數學語言是怎麽回事,我在關於buffalo的咆哮中偷偷地介紹了這種語言。它被稱為巴科斯範式(Backus-Naur form ),在各種實際場景』中,它經常用於類似這樣十之一二的形式化規範中。

我們為受限制的英語所定義的“替換規則”,有助於ζ 確保,給定一堆“buffalo”,我們可以構造出一◆個“有效”的句子,而無需知道木之力不斷涌入肖狂刀體內“buffalo”這個詞在現實世界中的含義。在喬姆斯基首先闡明的分類我依舊還是要殺你中,一種有足夠精確的↙語法規則允許你這樣做的語言,被稱為上下文無關語言。

更重Ψ要的是,規則確保對於由單【詞buffalo{np|n|v}組成的每一個可董家接手劉家能的句子,都有一種且只有一種方法來構造上面樹圖中所示的數據結構。一點都不含糊不清!

繼續閱讀Witness規範

Witness的核心只是一個大對象,其被編眼皮底下碼為一個字節數組。從無狀態客戶端的角度↙來看,該字節數組可能看「起來有點像長句子,它由看起來很相不由大聲大喊了起來似的單詞組成。只要所有客戶端都遵循相同的規則集,則字節數組應該轉換為【一個(且只有一個)哈希數據結構,無論實現如何選擇在內存或磁盤中表示它。

與我們在玩具示例中使用的規則相比,規範第3.2節中㊣ 寫出的實際規則要復雜一些,並且直觀性要差得多,但是其實質是相同的:為無狀態客戶「端(或編∑ 寫客戶端的開發人員)提供澹臺洪烈看著逃跑明確的指導,並確保他們正確執行。

我在這篇論述文章中已略過了很多細節,可以肯定的是,正式語言的兔子洞要深得多。我的目的是提供足夠的介紹和基礎來克╲服理解的第一道障礙。既然你已經跨過了這個我看你還準備把擊飛障礙,現在 呼是時候打開維基百科,自己解決剩▆下的問題了!

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