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Bytom設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)解讀

xuexiangjys / 3021人閱讀

摘要：一引文設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，組合了許多技術(shù)點(diǎn)，如，，，，，，等。采用樹，其中的數(shù)據(jù)可快速證明，可以快速證明每一份狀態(tài)機(jī)是否一致。四是在狀態(tài)機(jī)的轉(zhuǎn)化過程被啟動(dòng)運(yùn)行，也就是這一步驟。是指發(fā)布該資產(chǎn)時(shí)需要執(zhí)行的程序。的邏輯結(jié)構(gòu)則是用二叉樹來管理。

一、引文

設(shè)計(jì)Bytom 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，組合了許多技術(shù)點(diǎn)，如 patricia tree，utxo， bvm， account model，protobuf，sql，memcache 等。本文會(huì)對一些技術(shù)點(diǎn)做以下兩點(diǎn)分析。

Bytom 為什么要采用該技術(shù)點(diǎn)？

Bytom 如何應(yīng)用該技術(shù)點(diǎn)？

最后介紹綜合這些技術(shù)點(diǎn)如何實(shí)現(xiàn)Bytom。

[patricial tree](http://www.allisons.org/ll/AlgDS/Tree/PATRICIA/)

二、為什么要采用PAT樹？

?PAT樹具有[基數(shù)樹](https://en.wikipedia.org/wiki... 的特點(diǎn)，內(nèi)容可快速追蹤。

?PAT樹具有[merkle樹](https://en.wikipedia.org/wiki... 的特點(diǎn)，數(shù)據(jù)可快速證明。


在分布式系統(tǒng)中，一致性和有效性是十分關(guān)鍵的點(diǎn)。bytom采用PAT樹，其中的數(shù)據(jù)可快速證明，可以快速證明每一份狀態(tài)機(jī)是否一致。內(nèi)容可快速追蹤，可以使bytom在每一個(gè)快照狀態(tài)下，快速查找其數(shù)據(jù)，并檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的有效性。

Bytom 如何用PAT樹？

Ethereum的PAT樹是16叉基數(shù)樹，分兩層，第一層管理的是所有的賬戶，第二層管理是各賬戶的存儲(chǔ)內(nèi)容。

Bytom 的PAT樹與Ethereum 不同？

?Bytom 的PAT樹是二叉基數(shù)樹。

?Bytom的PAT樹是用來管理未花費(fèi)的outputs。

三、UTXO

為什么要使用UTXO?

UTXO誕生于比特幣，和現(xiàn)實(shí)世界的RMB一樣，從央行誕生的那一刻起，他流轉(zhuǎn)無數(shù)人的賬戶，但他的價(jià)值面額始終和原來一樣，這樣以幣為中心，而不是以人為中心，資產(chǎn)便于監(jiān)管和統(tǒng)計(jì)。Bytom 就是用于資產(chǎn)的發(fā)布和管理的，所以，UTXO的這種以資產(chǎn)為中心的設(shè)計(jì)模式，是很適合Bytom上面的資產(chǎn)管理。

怎么使用UTXO?

相比比特幣的UTXO, bytom的UTXO多了三個(gè)字段

assertid, 因?yàn)閎ytom是一個(gè)多資產(chǎn)發(fā)布與管理的平臺(tái)，所以使用該字段來唯一確定各種資產(chǎn)。

accountid, 這是便于各賬戶對utxo的索引和管理，bytom 相比bitcoin,引入了賬戶模型，后面會(huì)介紹。

program, 擁有該utxo的賬戶可以用Ivy語言編寫自己想要的程序放在該字段，以便在交易時(shí)，圖靈完備的BVM會(huì)執(zhí)行該程序。

四、BVM


BVM是在狀態(tài)機(jī)的轉(zhuǎn)化過程被啟動(dòng)運(yùn)行，也就是excute(transaction)這一步驟。

為什么需要使用BVM?

bitcoin 中的非圖靈完備棧式腳本語言，所表達(dá)的功能極少，很難實(shí)現(xiàn)一些稍微復(fù)雜的功能，如verify_spv(跨鏈錨定驗(yàn)證的功能，如btc_relay），再如簡單的去實(shí)現(xiàn)multi_lock(M人加密，只要收集N人私鑰就能解密，0 < N < M)功能。
ethereum中的evm能簡單的用solidity語言編寫程序?qū)崿F(xiàn)這些功能，但EVM過于復(fù)雜，它號稱超級世界計(jì)算機(jī)，對于bytom這種只對資產(chǎn)有興趣的區(qū)塊鏈?zhǔn)菦]必要的。因此bytom不如基于[Chain](https://chain.com/) 公司的能用[Ivy](https://chain.com/docs/1.2/ivy-playground/docs) 高級語言編程的CVM去做自己的擴(kuò)展，靈活易用。

如何使用BVM?


用戶在發(fā)送每一筆交易時(shí)，可以自己編寫自己所需要的程序，等到交易打包進(jìn)塊時(shí)，BVM會(huì)去執(zhí)行該代碼，由于BVM是圖靈完備的虛擬機(jī)，所以需要加入feed計(jì)價(jià)機(jī)制（feed 等同于ethereum的gas * gasprice）來解決停機(jī)問題。

五、賬戶模型

為什么要采用賬戶模型？

賬戶模型易于管理相關(guān)數(shù)據(jù)，是以人為中心，十分的直觀。對于BVM來說，基于賬戶代碼去執(zhí)行也十分便捷。再者我們引入了資產(chǎn)模型，類似于賬戶模型，這樣易于資產(chǎn)的監(jiān)管和查詢。

bytom怎么去實(shí)現(xiàn)賬戶模型？

bytom 中的賬戶模型也分兩類，但不同于ethereum中的個(gè)人帳戶和合約賬戶， 它是指資產(chǎn)賬戶和個(gè)人賬戶。
資產(chǎn)賬戶：

assetid 是全局唯一的資產(chǎn)識(shí)別id。

alias 是資產(chǎn)的別名，可便于記憶，如(gold, silver) 。

vmversion 是為了軟分叉時(shí)，做到動(dòng)態(tài)過度。

program 是指發(fā)布該資產(chǎn)時(shí)需要執(zhí)行的程序。

initialblockhash 是指該資產(chǎn)是在哪個(gè)塊高度被登記。

signer 管理公私鑰對，以便用該資產(chǎn)的私鑰簽名，只有擁有該資產(chǎn)私鑰的人才能發(fā)布該資產(chǎn)。

definition 對該資產(chǎn)的解釋說明等。

個(gè)人賬戶：

accountid 全局唯一可識(shí)別賬戶id。

alais 帳戶名。

signer, 私鑰對，用于發(fā)送交易。

*utxos 該賬戶所有的未花費(fèi)交易的索引，便于快速管理該賬戶下資產(chǎn)。

program, 該賬戶發(fā)送交易時(shí)可插入需要的程序。

綜述

UTXO的物理結(jié)構(gòu)，用memcache 存著。UTXO的邏輯結(jié)構(gòu)則是用二叉PAT樹來管理。

個(gè)人賬戶 根據(jù)AccountId 能夠快速的索引其相關(guān)的utxo。資產(chǎn)賬戶根據(jù)AssetId能夠快速的管理相關(guān)的utxo。

上圖是描述bytom主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的uml圖。

Bytom用PAT樹來組織utxo作為世界狀態(tài)樹。

賬戶模型分兩種，資產(chǎn)賬戶和個(gè)人賬戶，賬戶可以索引管理其相關(guān)的utxo。

UTXO 池會(huì)采用如memcache的內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，落盤數(shù)據(jù)庫會(huì)選擇關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)會(huì)選擇protobuf來序列化。

在賬戶做交易時(shí)，每個(gè)賬戶都可以從世界狀態(tài)樹去查找選擇自己的utxo,并編寫自己所需的資產(chǎn)程序，將其做為TxInput。

在交易打包進(jìn)塊時(shí)，驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)會(huì)去實(shí)例化BVM，并執(zhí)行該交易中所有TxInput中的程序。

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