以太坊算法源码

『壹』 Windows下VS2015编译以太坊源码cpp-ethereum失败

1.准备工作。windows64位系统，C盘预留一定空间，下载并安装vs2015（官方注明只支持VS2015，待验证），cmake我用的3.10.1,将系统语言调成非unicode语言，如英文（美国），否则最后编译时会有错误。
2.项目clone到本地，项目地址：
3.执行 submole updata --init。
4.将script目录下install_deps.bat拷贝至根目录并执行，该步骤会将hunter、boost、libjson等一系列下载至C盘，时间较长，请耐心等待。
5.控制台cd到项目所在目录并创建build子目录，

『贰』 【深度知识】以太坊数据序列化RLP编码/解码原理

RLP(Recursive Length Prefix)，中文翻译过来叫递归长度前缀编码，它是以太坊序列化所采用的编码方式。RLP主要用于以太坊中数据的网络传输和持久化存储。

对象序列化方法有很多种，常见的像JSON编码，但是JSON有个明显的缺点：编码结果比较大。例如有如下的结构：

变量s序列化的结果是{"name":"icattlecoder","sex":"male"},字符串长度35，实际有效数据是icattlecoder 和male，共计16个字节，我们可以看到JSON的序列化时引入了太多的冗余信息。假设以太坊采用JSON来序列化，那么本来50GB的区块链可能现在就要100GB，当然实际没这么简单。

所以，以太坊需要设计一种结果更小的编码方法。

RLP编码的定义只处理两类数据：一类是字符串（例如字节数组），一类是列表。字符串指的是一串二进制数据，列表是一个嵌套递归的结构，里面可以包含字符串和列表，例如["cat",["puppy","cow"],"horse",[[]],"pig",[""],"sheep"]就是一个复杂的列表。其他类型的数据需要转成以上的两类，转换的规则不是RLP编码定义的，可以根据自己的规则转换，例如struct可以转成列表，int可以转成二进制（属于字符串一类），以太坊中整数都以大端形式存储。

从RLP编码的名字可以看出它的特点：一个是递归，被编码的数据是递归的结构，编码算法也是递归进行处理的；二是长度前缀，也就是RLP编码都带有一个前缀，这个前缀是跟被编码数据的长度相关的，从下面的编码规则中可以看出这一点。

对于值在[0, 127]之间的单个字节，其编码是其本身。

例1：a的编码是97。

如果byte数组长度l <= 55，编码的结果是数组本身，再加上128+l作为前缀。

例2：空字符串编码是128，即128 = 128 + 0。

例3：abc编码结果是131 97 98 99，其中131=128+len("abc")，97 98 99依次是a b c。

如果数组长度大于55， 编码结果第一个是183加数组长度的编码的长度，然后是数组长度的本身的编码，最后是byte数组的编码。

请把上面的规则多读几篇，特别是数组长度的编码的长度。

例4：编码下面这段字符串：

The length of this sentence is more than 55 bytes, I know it because I pre-designed it
这段字符串共86个字节，而86的编码只需要一个字节，那就是它自己，因此，编码的结果如下：

184 86 84 104 101 32 108 101 110 103 116 104 32 111 102 32 116 104 105 115 32 115 101 110 116 101 110 99 101 32 105 115 32 109 111 114 101 32 116 104 97 110 32 53 53 32 98 121 116 101 115 44 32 73 32 107 110 111 119 32 105 116 32 98 101 99 97 117 115 101 32 73 32 112 114 101 45 100 101 115 105 103 110 101 100 32 105 116
其中前三个字节的计算方式如下：

184 = 183 + 1，因为数组长度86编码后仅占用一个字节。
86即数组长度86
84是T的编码
例5：编码一个重复1024次"a"的字符串，其结果为：185 4 0 97 97 97 97 97 97 ...。
1024按 big endian编码为004 0，省略掉前面的零，长度为2，因此185 = 183 + 2。

规则1~3定义了byte数组的编码方案，下面介绍列表的编码规则。在此之前，我们先定义列表长度是指子列表编码后的长度之和。

如果列表长度小于55，编码结果第一位是192加列表长度的编码的长度，然后依次连接各子列表的编码。

注意规则4本身是递归定义的。
例6：["abc", "def"]的编码结果是200 131 97 98 99 131 100 101 102。
其中abc的编码为131 97 98 99,def的编码为131 100 101 102。两个子字符串的编码后总长度是8，因此编码结果第一位计算得出：192 + 8 = 200。

如果列表长度超过55，编码结果第一位是247加列表长度的编码长度，然后是列表长度本身的编码，最后依次连接各子列表的编码。

规则5本身也是递归定义的，和规则3相似。

例7：

["The length of this sentence is more than 55 bytes, ", "I know it because I pre-designed it"]
的编码结果是:

248 88 179 84 104 101 32 108 101 110 103 116 104 32 111 102 32 116 104 105 115 32 115 101 110 116 101 110 99 101 32 105 115 32 109 111 114 101 32 116 104 97 110 32 53 53 32 98 121 116 101 115 44 32 163 73 32 107 110 111 119 32 105 116 32 98 101 99 97 117 115 101 32 73 32 112 114 101 45 100 101 115 105 103 110 101 100 32 105 116
其中前两个字节的计算方式如下：

248 = 247 +1
88 = 86 + 2，在规则3的示例中，长度为86，而在此例中，由于有两个子字符串，每个子字符串本身的长度的编码各占1字节，因此总共占2字节。
第3个字节179依据规则2得出179 = 128 + 51
第55个字节163同样依据规则2得出163 = 128 + 35

例8：最后我们再来看个稍复杂点的例子以加深理解递归长度前缀，

["abc",["The length of this sentence is more than 55 bytes, ", "I know it because I pre-designed it"]]
编码结果是：

248 94 131 97 98 99 248 88 179 84 104 101 32 108 101 110 103 116 104 32 111 102 32 116 104 105 115 32 115 101 110 116 101 110 99 101 32 105 115 32 109 111 114 101 32 116 104 97 110 32 53 53 32 98 121 116 101 115 44 32 163 73 32 107 110 111 119 32 105 116 32 98 101 99 97 117 115 101 32 73 32 112 114 101 45 100 101 115 105 103 110 101 100 32 105 116
列表第一项字符串abc根据规则2，编码结果为131 97 98 99,长度为4。
列表第二项也是一个列表项：

["The length of this sentence is more than 55 bytes, ", "I know it because I pre-designed it"]
根据规则5，结果为

248 88 179 84 104 101 32 108 101 110 103 116 104 32 111 102 32 116 104 105 115 32 115 101 110 116 101 110 99 101 32 105 115 32 109 111 114 101 32 116 104 97 110 32 53 53 32 98 121 116 101 115 44 32 163 73 32 107 110 111 119 32 105 116 32 98 101 99 97 117 115 101 32 73 32 112 114 101 45 100 101 115 105 103 110 101 100 32 105 116
长度为90，因此，整个列表的编码结果第二位是90 + 4 = 94, 占用1个字节，第一位247 + 1 = 248

以上5条就是RPL的全部编码规则。

各语言在具体实现RLP编码时，首先需要将对像映射成byte数组或列表两种形式。以go语言编码struct为例，会将其映射为列表，例如Student这个对象处理成列表["icattlecoder","male"]

如果编码map类型，可以采用以下列表形式：

[["",""],["",""],["",""]]

解码时，首先根据编码结果第一个字节f的大小，执行以下的规则判断：

1.如果f∈ [0,128),那么它是一个字节本身。

2.如果f∈[128,184)，那么它是一个长度不超过55的byte数组，数组的长度为 l=f-128

3.如果f∈[184,192)，那么它是一个长度超过55的数组，长度本身的编码长度ll=f-183,然后从第二个字节开始读取长度为ll的bytes，按照BigEndian编码成整数l，l即为数组的长度。

4.如果f∈(192,247]，那么它是一个编码后总长度不超过55的列表，列表长度为l=f-192。递归使用规则1~4进行解码。

5.如果f∈(247,256]，那么它是编码后长度大于55的列表，其长度本身的编码长度ll=f-247,然后从第二个字节读取长度为ll的bytes,按BigEndian编码成整数l，l即为子列表长度。然后递归根据解码规则进行解码。

以上解释了什么叫递归长度前缀编码，这个名字本身很好的解释了编码规则。

（1） 以太坊源码学习—RLP编码( https://segmentfault.com/a/1190000011763339 )
（2）简单分析RLP编码原理
( https://blog.csdn.net/itchosen/article/details/78183991 )

『叁』 以太坊GasLimit的计算方法

以太坊黄皮书上说的gasLimit的计算方法：

gasLimit = Gtransaction + Gtxdatanonzero × dataByteLength

需要注意的是这只是静态的gas消耗，实际gas消耗还需要加上合约执行的开销。

计算 IntrinsicGas的源码位置 core/state_transition.go

相关源码位置：internal/ethapi/api.go

EstimateGas 采用二分查找法获取要评估交易的gas值。二分查找的下限是 param.TxGas , 如果 args 参数指定 Gas 大于 param.Gas ，那么二分查找的上限就是 args.Gas ，否则以当前pending块的block gas limit(后面简称BGL)作为二分查找的上限。 doCall 函数模拟智能合约的执行，经过多次尝试找到智能合约能够成功运行的最佳gas值。

由于二分查找的上限和BGL有关，而BGL和不是固定不变的，因此每次gas评估的结果不一定都是相同的，可能每个区块周期就会变动一次。

在实际进行gas评估的时候，可能会出现类似下面的错误

该错误出现的最可能是合约执行中出错。

How do you calculate gas limit for transaction with data in Ethereum?

『肆』 以太坊C++源码解析（九）区块头

区块头定义位于libethcore\BlockHeader.h文件中，是一个非常简单的类，我们来看看它包含哪些重要数据：

『伍』 以太坊源码分析（一 简介）

以太坊作为目前区块链技术2.0的代表作品，无论是它独创的智能合约以及它本身交易的速度都优于bitcoin，通过看它的白皮书以及一些文章也略微了解了它的一些原理，但是总体还是对它的实现半知半解。
因此就想分析下它的实现源码，再结合白皮书也许可以深入的理解它的实现。

每个包的作用大致为：

以上为个人初步理解，如有不当之处望指正

注：资料查询主要位置 wiki eip

『陆』 以太坊通俗解释

以太坊（Ethereum）是一个建立在区块链技术之上的、图灵完备的去中心化应用平台。它允许任何人在平台中通过智能合约技术开发、部署和使用去中心化应用。有没有感到和 iOS、Android 平台有点类似？在区块链1.0时代，我们如果需要编写区块链应用需要先从 Github 上 Download 一份比特币源码，然后修改底层代码如网络协议、共识机制、加密算法等等，再发布到网络中。2013、2014年的很多山寨币就是这样产生的，改一改比特币的代码，甚至是调整其中的某些参数就造出了一个新的应用、新的币种。而以太坊平台，是对底层区块链技术进行了封装，让区块链应用开发者可以直接基于以太坊平台进行开发，开发者只需专注于应用本身，而不用关注底层技术的具体实现，从而大大降

『柒』 区块链问题：在以太坊链和币安链和火币链，三链合约地址相同的币，技术含量高吗

随着区块链技术的不断推广，很多人都觉得，数字货币就是区块链，区块链就是数字货币。
其实，很多包装成很高大上的数字货币，数字货币交易所，数字货币挖矿机，都是之前各种资金盘，杀猪盘以及骗术，换上一层新的外衣而已。
（一） 世界范围内受认可的数字货币
全世界公认的的数字货币，只有寥寥几种。
比如最知名的是比特币，英文为Bitcoin。它是数字货币的最有代表者。目前很多转账交易，都是利用比特币在进行。
另外一个，是以太坊，英文为ETH。现在大量的存在的数字货币应用，基本都是建立在ETH的基础上的。
所以，在数字货币领域，公认有价值的，可以说只有这两个。
2017年9月30日，中国境内的全部数字资产交易平台已经全面停止所有交易业务。所以，现在只能是通过一系列特殊手段才能去架设在国外的服务器上的交易所购买数字货币，并且也是属于灰色地带。
同时最为致命的是，即使是数字货币的龙头的比特币，行情也极其不稳定。
比如2020年5月10日，比特币单价在半小时内从9500美元价位瞬间下跌了上千美元，最低价格跌破8200美元，最高价差超1400美元，合人民币将近1万元。
这个跌幅是被A股10%跌幅保护起来的普通民众，极其难以承受的。
由此可见，就算是比特币和以太坊，去投资之前，也要仔细研究清楚，并且掂量自己，是否有这个承受能力，再去投资。
（二） 一些模仿比特币和以太坊的山寨币
我们说到，在数字货币领域，有投资价值的，可以说只有比特币和以太坊这两个。为什么呢？
这是由于比特币和以太坊算法是完全开源的，谁都可以下载到源码，修改些参数，重新编译下，就能创造一种新的p2p货币。但这些山寨货币很脆弱，极易遭到51%攻击。任何个人或组织，只要控制一种p2p货币网络51%的运算能力，就可以随意操纵交易、币值，这会对p2p货币构成毁灭性打击。很多山寨币，就是死在了这一环节上。而比特币网络已经足够健壮，想要控制比特币网络51%的运算力，所需要的cpu/gpu数量将是一个天文数字。
这也是比特币和以太坊能坚挺到现在，仍然全世界通用的原因。而很多山寨币却只是如流星般闪过。
比较有名的山寨币，包括EOS，LTC等，都是上市前，全世界翘首以盼，上市后，由于自身的功能不健全，被打回原型。
所以，当时买了这些山寨币的人，大多亏得很惨。别忘了，我们上文还提到，数字货币大幅波动极为常见，没有任何涨跌幅限制。
所以，大家不要去碰山寨币。

『捌』 以太坊源码分析--p2p节点发现

节点发现功能主要涉及 Server Table udp 这几个数据结构，它们有独自的事件响应循环，节点发现功能便是它们互相协作完成的。其中，每个以太坊客户端启动后都会在本地运行一个 Server ，并将网络拓扑中相邻的节点视为 Node ，而 Table 是 Node 的容器， udp 则是负责维持底层的连接。下面重点描述它们中重要的字段和事件循环处理的关键部分。

PrivateKey - 本节点的私钥，用于与其他节点建立时的握手协商
Protocols - 支持的所有上层协议
StaticNodes - 预设的静态 Peer ，节点启动时会首先去向它们发起连接，建立邻居关系
newTransport - 下层传输层实现，定义握手过程中的数据加密解密方式，默认的传输层实现是用 newRLPX() 创建的 rlpx ，这不是本文的重点
ntab - 典型实现是 Table ，所有 peer 以 Node 的形式存放在 Table
ourHandshake - 与其他节点建立连接时的握手信息，包含本地节点的版本号以及支持的上层协议
addpeer － 连接握手完成后，连接过程通过这个通道通知 Server

Server 的监听循环，启动底层监听socket，当收到连接请求时，Accept后调用 setupConn() 开始连接建立过程

Server的主要事件处理和功能实现循环

Node 唯一表示网络上的一个节点

IP - IP地址
UDP/TCP - 连接使用的UDP/TCP端口号
ID - 以太坊网络中唯一标识一个节点，本质上是一个椭圆曲线公钥(PublicKey)，与 Server 的 PrivateKey 对应。一个节点的IP地址不一定是固定的，但ID是唯一的。
sha - 用于节点间的距离计算

Table 主要用来管理与本节点与其他节点的连接的建立更新删除

bucket - 所有 peer 按与本节点的距离远近放在不同的桶(bucket)中，详见之后的 节点维护
refreshReq - 更新 Table 请求通道

Table 的主要事件循环，主要负责控制 refresh 和 revalidate 过程。
refresh.C - 定时(30s)启动Peer刷新过程的定时器
refreshReq - 接收其他线程投递到 Table 的 刷新Peer连接 的通知，当收到该通知时启动更新，详见之后的 更新邻居关系
revalidate.C - 定时重新检查以连接节点的有效性的定时器，详见之后的 探活检测

udp 负责节点间通信的底层消息控制，是 Table 运行的 Kademlia 协议的底层组件

conn - 底层监听端口的连接
addpending － udp 用来接收 pending 的channel。使用场景为：当我们向其他节点发送数据包后(packet)后可能会期待收到它的回复，pending用来记录一次这种还没有到来的回复。举个例子，当我们发送ping包时，总是期待对方回复pong包。这时就可以将构造一个pending结构，其中包含期待接收的pong包的信息以及对应的callback函数，将这个pengding投递到udp的这个channel。 udp 在收到匹配的pong后，执行预设的callback。
gotreply - udp 用来接收其他节点回复的通道，配合上面的addpending，收到回复后，遍历已有的pending链表，看是否有匹配的pending。
Table - 和 Server 中的ntab是同一个 Table

udp 的处理循环，负责控制消息的向上递交和收发控制

udp 的底层接受数据包循环，负责接收其他节点的 packet

以太坊使用 Kademlia 分布式路由存储协议来进行网络拓扑维护，了解该协议建议先阅读 易懂分布式 。更权威的资料可以查看 wiki 。总的来说该协议：

源码中由 Table 结构保存所有 bucket ， bucket 结构如下

节点可以在 entries 和 replacements 互相转化，一个 entries 节点如果 Validate 失败，那么它会被原本将一个原本在 replacements 数组的节点替换。

有效性检测就是利用 ping 消息进行探活操作。 Table.loop() 启动了一个定时器（0~10s），定期随机选择一个bucket，向其 entries 中末尾的节点发送 ping 消息，如果对方回应了 pong ，则探活成功。

Table.loop() 会定期（定时器超时）或不定期（收到refreshReq）地进行更新邻居关系（发现新邻居），两者都调用 doRefresh() 方法，该方法对在网络上查找离自身和三个随机节点最近的若干个节点。

Table 的 lookup() 方法用来实现节点查找目标节点，它的实现就是 Kademlia 协议，通过节点间的接力，一步一步接近目标。

当一个节点启动后，它会首先向配置的静态节点发起连接，发起连接的过程称为 Dial ，源码中通过创建 dialTask 跟踪这个过程

dialTask表示一次向其他节点主动发起连接的任务

在 Server 启动时，会调用 newDialState() 根据预配置的 StaticNodes 初始化一批 dialTask ， 并在 Server.run() 方法中，启动这些这些任务。

Dial 过程需要知道目标节点( dest )的IP地址，如果不知道的话，就要先使用 recolve() 解析出目标的IP地址，怎么解析？就是先要用借助 Kademlia 协议在网络中查找目标节点。

当得到目标节点的IP后，下一步便是建立连接，这是通过 dialTask.dial() 建立连接

连接建立的握手过程分为两个阶段，在在 SetupConn() 中实现
第一阶段为 ECDH密钥建立 ：

第二阶段为协议握手,互相交换支持的上层协议

如果两次握手都通过，dialTask将向 Server 的 addpeer 通道发送 peer 的信息

『玖』 以太坊源码go-ethereum怎么运行

以太币（ETH）是以太坊（Ethereum）的一种数字代币，开发者们需要支付以太币（ETH）来支撑应用的运行。以太币和其他数字货币一样，可以在交易平台上进行买卖。
通俗一点说，以太坊是开源平台数字货币和区块链平台，它为开发者提供在区块链上搭建...

『拾』 [以太坊源码分析][p2p网络07]：同步区块和交易

同步，也就是区块链的数据的同步。这里分为两种同步方式，一是本地区块链与远程节点的区块链进行同步，二是将交易均匀的同步给相邻的节点。

01.同步区块链
02.同步交易
03.总结

ProtocolManager 协议管理中的 go pm.syncer() 协程。

先启动了 fetcher ，辅助同步区块用的。然后等待不同的事件触发不同的同步方式。

同步的过程调用 pm.synchronise 方法来进行。

ProtocolManager 协议管理中的 go pm.txsyncLoop() 协程。

同步交易循环 txsyncLoop 分为三个部分的内容：

发送交易的函数。

挑选函数。

三个监听协程的 case 。