ERC20:技術解讀：高效的鏈上動態 Merkle Tree-ODAILY_RC20

編按：本文是QuarkChain創始人&CEO周期博士在以太坊技術論壇ethresear.ch發布的一篇技術文章，介紹了一個高效的Merkletree方案設計。

原地址：

https://ethresear.ch/t/effici...

簡介

遵循以太坊2.0的無狀態客戶端的思想，我們實現了一個高效的鏈上動態Merkletree：

動態 | 中國福彩管理中心將研究區塊鏈技術解決開獎系統存在的問題:據深圳晚報消息，4月4日，中國政府采購網發布《中國福利彩票發行管理中心基于區塊鏈智能合約技術的可公證性電子開獎技術研究與應用項目的招標公告》。公告中提到，中國福利彩票發行管理中心將研究把區塊鏈智能合約技術應用到電子開獎系統的手段和模式，解決當前福利彩票行業電子開獎系統不可公正、不可審計的關鍵問題，對下一代搖獎與開獎系統技術進行研究。[2019/4/9]

鏈上包含性驗證；鏈上添加/就地更新；O(1)存儲空間成本；更新/添加操作的O(1)存儲寫入成本。

背景

動態 | 福建計劃利用區塊鏈技術解決轉口貿易等問題:據福建省人民政府網消息，今日，福建省人民政府發布進一步推進中國（福建）自由貿易試驗區改革創新三十五條措施。其中一條措施為：積極爭取國家外匯管理局支持，利用區塊鏈技術解決轉口貿易和中小外貿企業外匯管理及融資問題。積極推動更多符合條件的臺資保險機構在自貿試驗區內設立保險營業機構。[2018/12/11]

Merkletree廣泛用于以極低存儲成本在鏈上大量成員身份驗證，例如Uniswap鏈上空投。無需上傳鏈上所有用戶大量的空投信息，空投可以通過以下方式顯著節省成本：

將樹的根哈希存儲在鏈上使用鏈下計算證明用戶獎勵用戶通過鏈上提交證明來獲取獎勵

河南利用區塊鏈技術解決基層公共衛生難題:據人民網消息，從有關方面獲悉，河南通過互聯網區塊鏈技術打造健康服務智慧云平臺，用于解決中國基層公共衛生服務面臨的主要難點。目前，該平臺已在河南周口、平頂山應用于實踐，取得良好效果。據了解，通過上述平臺，醫療衛生部門可以便捷、真實、有效地完成公共衛生居民健康體檢工作。居民則可隨時通過電腦或智能手機查看及打印個人檔案，并可在線向專家醫生咨詢病情或在線預約掛號。[2018/7/16]

此外，鏈上動態Merkletree正在引起人們的興趣。著名的會計事務所安永（Ernst&Young，EY)開發了一種僅能在鏈上添加的動態Merkletree(https://github.com/EYBlockcha...5)。它通過只存儲“邊界”節點而不是樹的所有節點來節省樹的存儲成本，但是，添加操作的寫入成本為O(log2(N))，這可能會在EVM上消耗相當大的gas。

網絡安全公司WISeKey利用區塊鏈技術解決非洲土地登記糾紛:網絡安全公司WISeKey在盧旺達的土地登記處使用區塊鏈技術。非洲部分地區經常缺乏文件，導致土地糾紛，因為不清楚誰擁有土地。即使有記錄，有時也會被篡改。無法刪除的記錄，使用區塊鏈可以用來防止這些爭議。區塊鏈是一種分布式分類賬。最大的不同之處在于，這個分類賬沒有存儲在一個地方，它分布在世界各地的數百，甚至數千臺計算機上。網絡中的每個人都可以訪問分布式分類賬的最新版本。所以它是開放的、透明的、可審計和可核實的記錄。[2018/1/5]

基本想法

類似于現有的靜態Merkletree，它使用默克爾證明來驗證包含性，鏈上動態樹的基本思想是在包含驗證后重用默克爾證明來更新樹的根哈希。樹更新的步驟如下：

給定LeafIndex、oldLeafHash、newLeafHash、oldRootHash、proof用oldLeafHash和proof計算rootHash。如果計算出的rootHash!=oldRoothHash，則包含驗證失敗；否則繼續使用newLeafHash和proof計算newRootHash，其中證明被重用，newRootHash將是更新后樹的根哈希

請注意，只有newRootHash被寫入區塊鏈，因此空間和寫入的成本是O(1)。

應用

MerklizedERC20

ERC20標準可以修改為Merklize的樹。任何造幣/銷毀/轉移操作都需要Merkle證明。MerklizedERC20的應用或許可以：

鏈上投票——治理提案投票可以廉價地使用ERC20快照并根據快照計算鏈上投票，而不需要保留ERC20余額變化或鏈下快照的所有歷史記錄。遠程流動性挖掘——遠程鏈上的合約對本地ERC20用戶進行空投/流動性挖礦，其中ERC20快照通過去中心化預言機定期轉發到另一條鏈。

示例代碼可以在這里找到：https://github.com/QuarkChain...

/SPDX-License-Identifier:MITpragmasolidity^0.8.0;import"hardhat/console.sol";import"@openzeppelin/contracts/token/ERC20/IERC20.sol";import"@openzeppelin/contracts/token/ERC20/extensions/IERC20Metadata.sol";import"@openzeppelin/contracts/utils/Context.sol";import"./DynamicMerkleTree.sol";

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