待字闺中开发了一门区块链方面的课程：《深入浅出ETH原理与智能合约开发》，马良老师讲授。此简书文集记录我的学习笔记。

课程共8节课。其中，前四课讲ETH原理，后四课讲智能合约。
第二课分为三部分：

1. 以太坊交易
2. MPT与RLP
3. MPT与RLP实验

这篇文章是第二课第三部分的学习笔记：MPT与RLP实验。

这节课是上机实验，检验前一小节课程内容。

1、课前准备

1.1 拉取代码

新建一个工作目录，比如 WorkDir ，执行如下命令，下载老师的教学代码。

git clone https://git.coding.net/blockchainsaw/mastering_eth_course.git

进入到第2课的目录下，进入到 trie 目录。

1.2 安装依赖

老师已经将要安装的依赖写成了文件。cat setup.sh 可查看具体有哪些。直接执行即可，source setup.sh 。

执行 source setup.sh 过程中，提示没有 pip ，搜索了一下怎么安装的。
安装方法：sudo apt-get install python-pip
查看pip版本：pip -v
查看pip帮助：pip -help

1.3 安装vim

老师执行 vim rlptest.py 查看代码，我照做，提示没有安装 vim ，又去搜索怎么安装。安装方法sudo apt install vim，安装成功后，可以查看代码了。

Vim 是一个很厉害的编辑器。简单学习了几个入门级的命令，比如：从光标后插入 a 、 从光标前插入 i 、退出编辑模式 Esc 、保存修改退出vim回到终端 :wq 、不保存修改退出vim回到终端 :q！ 、等。

1.4 使用tmux

了解到老师在课程中使用了 tmux 终端，比Ubuntu默认的好用，也安装了一下。sudo apt-get install tmux

学习几个常用的操作：
左右分屏：Ctrl+B，%（按Ctrl+B，再按shift+5）
上下分屏：Ctrl+B，"
退出分屏：Ctrl+B，X 或者exit
切换分屏：Ctrl+B，→或者Ctrl+B，←
退出tmux：Ctrl+B，&

接下来就是查看代码，执行代码，检验前面所学内容了。

2、RLP编码演示

进入到 lessson_2/trie 目录，执行python rlptest.py。其中，rlptest.py 的代码如下：

import sys
sys.path.append('src')
import rlp

test_list  = ["helloworld",
              chr(0),
              chr(126),
              "The quick brown fox jumps over the lazy dog The quick brown fox jumps over the lazy dog",
              ["Peter Piper picked a peck of pickled peppers","Betty Botter bought some butter"],
              '']  


for test in test_list:
    if isinstance(test, list):
        for s in test:
            print("original string in list :" + s)
            print("original string in list :" + hex(len(s)))
    else:
       print("original string :" + test)
       print("original string length: " + hex(len(test)))
    print("after encode : 0x" + rlp.encode(test).encode('hex'))

输出结果如下：

rlptest.py执行结果

以下是6个例子文字版及结果分析，编码规则可参考前一小节《MPT与RLP》的最后一部分——5、RLP的编码标准。

1. 字符串，长度为10，即十六进制的0xa。0x80+0xa=0x8a。所以编码的前缀为0x8a，后面的68、65、6c、6c、6f、77、6f、72、6c、64分别为helloworld的10个字母。

original string :helloworld
original string length: 0xa
after encode : 0x8a68656c6c6f776f726c64

2. 单一字节，如果其值介于[0x00, 0x7F]之间，则保持不变。

original string :
original string length: 0x1
after encode : 0x00

3. 单一字节，如果其值介于[0x00, 0x7F]之间，则保持不变。

original string :~
original string length: 0x1
after encode : 0x7e

4. 字符串，长度为0x57，长度的长度为1，0xb7+0x1=0xb8，所以前缀是0xb857。接下来的54是字母T，……，67是字母g 。

original string :The quick brown fox jumps over the lazy dog The quick brown fox jumps over the lazy dog
original string length: 0x57
after encode : 0xb85754686520717569636b2062726f776e20666f78206a756d7073206f76657220746865206c617a7920646f672054686520717569636b2062726f776e20666f78206a756d7073206f76657220746865206c617a7920646f67

5. 再贴一下规则。

RLP之list

本例中，分别按字符串编码规则对两个元素编码，两个的长度都小于55。

对第一个：0x80+0x2c=0xac
编码为：
ac5065746572205069706572207069636b65642061207065636b206f66207069636b6c65642070657070657273

对第二个：0x80+0x1f=0x9f
编码为：
9f426574747920426f7474657220626f7567687420736f6d6520627574746572

而这两个编码的总长度为0x4d，长度的长度为1，0xf7+0x1=0xf8，所以前缀是0xf84d，后面再接上前面得出的两个编码，即为最终的编码结果。

original string in list :Peter Piper picked a peck of pickled peppers
original string in list :0x2c
original string in list :Betty Botter bought some butter
original string in list :0x1f
after encode : 0xf84dac5065746572205069706572207069636b65642061207065636b206f66207069636b6c656420706570706572739f426574747920426f7474657220626f7567687420736f6d6520627574746572

6. 空字符串，规定为0x80

original string :
original string length: 0x0
after encode : 0x80

7. 另外，我又照着第5个改写了一个例子。
   原始为["PPeter Piper picked a peck of pickled peppers,Betty Botter bought some butter"]，总长度为0x4d，列表中只有一个元素。

对这一个元素编码为0xb84d……(后面是字符串)。现在编码的长度不再是0x4d，而是0x4f，因为多2个长度的前缀。所以整个列表的前缀是0xf84f。最终结果为0xf84fb84d……(后面是字符串)。

riginal string in list :PPeter Piper picked a peck of pickled peppers,Betty Botter bought some butter
original string in list :0x4d
after encode : 0xf84fb84d505065746572205069706572207069636b65642061207065636b206f66207069636b6c656420706570706572732c426574747920426f7474657220626f7567687420736f6d6520627574746572

3、MPT编码演示

下面的例子中，只第一个放上完整代码，其他的只写主要部分。编码规则可参考前一小节《MPT与RLP》的第2、3、4部分。

3.1 例子ex1.py

代码如下：

import sys
sys.path.append('src')
import trie, utils, rlp

#initialize trie
state = trie.Trie('triedb', trie.BLANK_ROOT)
state.update('\x01\x01\x02', rlp.encode(['hello']))
print 'root hash', state.root_hash.encode('hex')
k, v = state.root_node
print 'root node:', [k, v]
print 'hp encoded key, in hex:', k.encode('hex')

主要关注部分为，key = 0x010102, value = 'hello' 。

执行python exercises/ex1.py，得出结果。

ex1.py执行结果

编码分析：key之前补一个四元组，（倒数）第0位区分奇偶信息，偶数为0；第1位区分节点类型，叶子节点1。0010=2，高4位为2，key的长度为偶数，再补一个四元组0x0，即前缀为0x20，最终的Hex-Prefix编码为0x20010102，如图最后一行。

3.2 例子ex2.py

(010102: 'hellothere')

这个例子同前一个，只是value值不同。最终的Hex-Prefix编码也是0x20010102。

接下来3个例子可参考下图。ex2b.py这个例子的MPT图可能不对，待请教老师后再做补充。

后3个例子的MPT图

3.3 例子ex2b.py

(010102: 'hello')
(010103: 'hellothere')

前缀：key之前补一个四元组，（倒数）第0位区分奇偶信息，奇数为1；第1位区分节点类型，扩展节点0。0001=1，高4位为1，key的长度为奇数，不需要再补一个四元组0x0，所以前缀为0x1 。

3.4 例子ex2c.py

(010102: 'hello')
(0101: 'hellothere')

扩展节点的前缀：key之前补一个四元组，（倒数）第0位区分奇偶信息，偶数为0；第1位区分节点类型，扩展节点0。0000=0，高4位为0，key的长度为偶数，再补一个四元组0x0，所以前缀为0x00 。

扩展节点的前缀：key之前补一个四元组，（倒数）第0位区分奇偶信息，奇数数为1；第1位区分节点类型，叶子节点1。0011=3，高4位为3，key的长度为奇数，不需要再补一个四元组0x0，所以前缀为0x3 。

3.5 例子ex2d.py

(010102: 'hello')
(01010255: 'hellothere')

此例子的前缀同前一个例子。另见上图。

后记：写这篇笔记时学会了怎么在简书高亮代码，就是用键盘上1左边那个键把代码包起来，前后各一个，或者一段文字的前面各三个。画风有点不好看～

不足之处请指教，谢谢。