RLP編碼介紹-創(chuàng)新互聯(lián)

定義

RLP(Recursive Length Prefix，遞歸長(zhǎng)度前綴)是一種編碼算法，用于編碼任意的嵌套結(jié)構(gòu)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，它是以太坊中數(shù)據(jù)序列化/反序列化的主要方法，區(qū)塊、交易等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在持久化時(shí)會(huì)先經(jīng)過RLP編碼后再存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中。

在鷹潭等地區(qū)，都構(gòu)建了全面的區(qū)域性戰(zhàn)略布局，加強(qiáng)發(fā)展的系統(tǒng)性、市場(chǎng)前瞻性、產(chǎn)品創(chuàng)新能力，以專注、極致的服務(wù)理念，為客戶提供成都網(wǎng)站制作、成都做網(wǎng)站、外貿(mào)營(yíng)銷網(wǎng)站建設(shè) 網(wǎng)站設(shè)計(jì)制作按需策劃設(shè)計(jì),公司網(wǎng)站建設(shè),企業(yè)網(wǎng)站建設(shè),成都品牌網(wǎng)站建設(shè),成都全網(wǎng)營(yíng)銷推廣,外貿(mào)網(wǎng)站制作,鷹潭網(wǎng)站建設(shè)費(fèi)用合理。

RLP編碼的定義只處理兩類數(shù)據(jù)：一類是字符串（例如字節(jié)數(shù)組），一類是列表。字符串指的是一串二進(jìn)制數(shù)據(jù)，列表是一個(gè)嵌套遞歸的結(jié)構(gòu)，里面可以包含字符串和列表，例如["cat",["puppy","cow"],"horse",[[]],"pig",[""],"sheep"]就是一個(gè)復(fù)雜的列表。其他類型的數(shù)據(jù)需要轉(zhuǎn)成以上的兩類，轉(zhuǎn)換的規(guī)則不是RLP編碼定義的，可以根據(jù)自己的規(guī)則轉(zhuǎn)換，例如struct可以轉(zhuǎn)成列表，int可以轉(zhuǎn)成二進(jìn)制（屬于字符串一類），以太坊中整數(shù)都以大端形式存儲(chǔ)。

RLP編碼規(guī)則

1. 對(duì)于單個(gè)字節(jié)，如果它的值范圍是[0x00, 0x7f]，它的RLP編碼就是它本身。
2. 否則，如果一個(gè)字符串的長(zhǎng)度是0-55字節(jié)，它的RLP編碼包含一個(gè)單字節(jié)的前綴，后面跟著字符串本身，這個(gè)前綴的值是0x80加上字符串的長(zhǎng)度。由于被編碼的字符串大長(zhǎng)度是55=0x37,因此單字節(jié)前綴的大值是0x80+0x37=0xb7，即編碼的第一個(gè)字節(jié)的取值范圍是[0x80, 0xb7]。
3. 如果字符串的長(zhǎng)度大于55個(gè)字節(jié)，它的RLP編碼包含一個(gè)單字節(jié)的前綴，后面跟著字符串的長(zhǎng)度，后面再跟著字符串本身。這個(gè)前綴的值是0xb7加上字符串長(zhǎng)度的二進(jìn)制形式的字節(jié)長(zhǎng)度，說的有點(diǎn)繞，舉個(gè)例子就明白了，例如一個(gè)字符串的長(zhǎng)度是1024，它的二進(jìn)制形式是10000000000，這個(gè)二進(jìn)制形式的長(zhǎng)度是2個(gè)字節(jié)，所以前綴應(yīng)該是0xb7+2=0xb9，字符串長(zhǎng)度1024=0x400，因此整個(gè)RLP編碼應(yīng)該是\xb9\x04\x00再跟上字符串本身。編碼的第一個(gè)字節(jié)即前綴的取值范圍是[0xb8, 0xbf]，因?yàn)樽址L(zhǎng)度二進(jìn)制形式最少是1個(gè)字節(jié)，因此最小值是0xb7+1=0xb8，字符串長(zhǎng)度二進(jìn)制大是8個(gè)字節(jié)，因此大值是0xb7+8=0xbf。
4. 如果一個(gè)列表的總長(zhǎng)度（列表的總長(zhǎng)度指的是它包含的項(xiàng)的數(shù)量加它包含的各項(xiàng)的長(zhǎng)度之和）是0-55字節(jié)，它的RLP編碼包含一個(gè)單字節(jié)的前綴，后面跟著列表中各元素項(xiàng)的RLP編碼，這個(gè)前綴的值是0xc0加上列表的總長(zhǎng)度。編碼的第一個(gè)字節(jié)的取值范圍是[0xc0, 0xf7]。
5. 如果一個(gè)列表的總長(zhǎng)度大于55字節(jié)，它的RLP編碼包含一個(gè)單字節(jié)的前綴，后面跟著列表的長(zhǎng)度，后面再跟著列表中各元素項(xiàng)的RLP編碼，這個(gè)前綴的值是0xf7加上列表總長(zhǎng)度的二進(jìn)制形式的字節(jié)長(zhǎng)度。編碼的第一個(gè)字節(jié)的取值范圍是[0xf8, 0xff]。

RLP編碼例子

字符串 "dog" = [0x83, 'd', 'o', 'g' ] （規(guī)則二）

列表 ["cat","dog"] = [0xc8, 0x83, 'c', 'a', 't', 0x83, 'd', 'o', 'g' ] （規(guī)則四）

空字符串 "" = 0x80 （規(guī)則二）

空列表 [] = [0xc0] （規(guī)則四）

整數(shù) 15('\x0f') = 0x0f （規(guī)則一）

整數(shù) 1024('\x04\00') = [0x82, 0x04, 0x00] （規(guī)則二）

列表 [ [], [[]], [ [], [[]] ] ] = [0xc7, 0xc0, 0xc1, 0xc0, 0xc3, 0xc0, 0xc1, 0xc0] （規(guī)則四）

字符串 "Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit" = [0xb8, 0x38, 'L', 'o', 'r', 'e', 'm', ' ', ... , 'e', 'l', 'i', 't'] （規(guī)則三）

為什么又要造輪子

對(duì)象序列化方法有很多種，常見的像JSON編碼，但是JSON有個(gè)明顯的缺點(diǎn)：編碼結(jié)果比較大。例如有如下的結(jié)構(gòu)：

type Student struct{
   Name string `json:"name"`
   Sex string `json:"sex"`
}
s := Student{Name:"icattlecoder",Sex:"male"}
bs,_ := json.Marsal(&s)
print(string(bs))
// {"name":"icattlecoder","sex":"male"}

變量s序列化的結(jié)果是{"name":"icattlecoder","sex":"male"},字符串長(zhǎng)度35，實(shí)際有效數(shù)據(jù)是icattlecoder 和male，共計(jì)16個(gè)字節(jié)，我們可以看到JSON的序列化時(shí)引入了太多的冗余信息。假設(shè)以太坊采用JSON來序列化，那么本來50GB的區(qū)塊鏈可能現(xiàn)在就要100GB，當(dāng)然實(shí)際沒這么簡(jiǎn)單。

所以，以太坊需要設(shè)計(jì)一種結(jié)果更小的編碼方法。

RLP編碼定義

RLP實(shí)際只給以下兩種類型數(shù)據(jù)編碼：

1.　byte數(shù)組

2.　byte數(shù)組的數(shù)組，稱之為列表

規(guī)則1：對(duì)于值在[0, 127]之間的單個(gè)字節(jié)，其編碼是其本身。

例1：a的編碼是97。

規(guī)則2：如果byte數(shù)組長(zhǎng)度l <= 55，編碼的結(jié)果是數(shù)組本身，再加上128+l作為前綴。

例2：空字符串編碼是128，即128 = 128 + 0。

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

規(guī)則3：如果數(shù)組長(zhǎng)度大于55， 編碼結(jié)果第一個(gè)是183加數(shù)組長(zhǎng)度的編碼的長(zhǎng)度，然后是數(shù)組長(zhǎng)度的本身的編碼，最后是byte數(shù)組的編碼。

請(qǐng)把上面的規(guī)則多讀幾篇，特別是數(shù)組長(zhǎng)度的編碼的長(zhǎng)度。

例4：編碼下面這段字符串：

The length of this sentence is more than 55 bytes, I know it because I pre-designed it

這段字符串共86個(gè)字節(jié)，而86的編碼只需要一個(gè)字節(jié)，那就是它自己，因此，編碼的結(jié)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

其中前三個(gè)字節(jié)的計(jì)算方式如下：

184 = 183 + 1，因?yàn)閿?shù)組長(zhǎng)度86編碼后僅占用一個(gè)字節(jié)。

86即數(shù)組長(zhǎng)度86

84是T的編碼

例5：編碼一個(gè)重復(fù)1024次"a"的字符串，其結(jié)果為：185 4 0 97 97 97 97 97 97 ...。

1024按 big endian編碼為0 0 4 0，省略掉前面的零，長(zhǎng)度為2（我的理解：1024(10000000000)需要用到2個(gè)字節(jié)），因此185 = 183 + 2。

規(guī)則1~3定義了byte數(shù)組的編碼方案，下面介紹列表的編碼規(guī)則。在此之前，我們先定義列表長(zhǎng)度是指子列表編碼后的長(zhǎng)度之和。

規(guī)則4：如果列表長(zhǎng)度小于55，編碼結(jié)果第一位是192加列表長(zhǎng)度的編碼的長(zhǎng)度，然后依次連接各子列表的編碼。

注意規(guī)則4本身是遞歸定義的。

例6：["abc", "def"]的編碼結(jié)果是200 131 97 98 99 131 100 101 102。
其中abc的編碼為131 97 98 99,def的編碼為131 100 101 102。兩個(gè)子字符串的編碼后總長(zhǎng)度是8，因此編碼結(jié)果第一位計(jì)算得出：192 + 8 = 200。

規(guī)則5：如果列表長(zhǎng)度超過55，編碼結(jié)果第一位是247加列表長(zhǎng)度的編碼長(zhǎng)度，然后是列表長(zhǎng)度本身的編碼，最后依次連接各子列表的編碼。

規(guī)則5本身也是遞歸定義的，和規(guī)則3相似。

例7：

["The length of this sentence is more than 55 bytes, ", "I know it because I pre-designed it"]

的編碼結(jié)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

其中前兩個(gè)字節(jié)的計(jì)算方式如下：

248 = 247 +1

88 = 86 + 2

在規(guī)則3的示例中，長(zhǎng)度為86，而在此例中，由于有兩個(gè)子字符串，每個(gè)子字符串本身的長(zhǎng)度的編碼各占1字節(jié)，因此總共占2字節(jié)。
第3個(gè)字節(jié)179依據(jù)規(guī)則2得出179 = 128 + 51
第55個(gè)字節(jié)163同樣依據(jù)規(guī)則2得出163 = 128 + 35

例8：最后我們?cè)賮砜磦€(gè)稍復(fù)雜點(diǎn)的例子以加深理解遞歸長(zhǎng)度前綴，

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

編碼結(jié)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

列表第一項(xiàng)字符串a(chǎn)bc根據(jù)規(guī)則2，編碼結(jié)果為131 97 98 99,長(zhǎng)度為4。
列表第二項(xiàng)也是一個(gè)列表項(xiàng)：

["The length of this sentence is more than 55 bytes, ", "I know it because I pre-designed it"]

根據(jù)規(guī)則5，結(jié)果為

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

長(zhǎng)度為90，因此，整個(gè)列表的編碼結(jié)果第二位是90 + 4 = 94, 占用1個(gè)字節(jié)，第一位247 + 1 = 248

以上5條就是RPL的全部編碼規(guī)則。

語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)

各語(yǔ)言在具體實(shí)現(xiàn)RLP編碼時(shí)，首先需要將對(duì)像映射成byte數(shù)組或列表兩種形式。以go語(yǔ)言編碼struct為例，會(huì)將其映射為列表，例如Student這個(gè)對(duì)象處理成列表["icattlecoder","male"]

type Student struct{
   Name string
   Sex string
}
s := Student{Name:"icattlecoder",Sex:"male"}
buff := bytes.Buffer{}
rpl.Encode(&buff, &s)
print(buff.Bytes())
// [210 140 105 99 97 116 116 108 101 99 111 100 101 114 132 109 97 108 101]

如果編碼map類型，可以采用以下列表形式：

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

RLP解碼

解碼時(shí)，首先根據(jù)編碼結(jié)果第一個(gè)字節(jié)f的大小，執(zhí)行以下的規(guī)則判斷：

1.　如果f∈ [0,128),　那么它是一個(gè)字節(jié)本身。

2.　如果f∈[128,184)，那么它是一個(gè)長(zhǎng)度不超過55的byte數(shù)組，數(shù)組的長(zhǎng)度為 l=f-128

3.　如果f∈[184,192)，那么它是一個(gè)長(zhǎng)度超過55的數(shù)組，長(zhǎng)度本身的編碼長(zhǎng)度ll=f-183,然后從第二個(gè)字節(jié)開始讀取長(zhǎng)度為ll的bytes，按照BigEndian編碼成整數(shù)l，l即為數(shù)組的長(zhǎng)度。

4.　如果f∈(192,247]，那么它是一個(gè)編碼后總長(zhǎng)度不超過55的列表，列表長(zhǎng)度為l=f-192。遞歸使用規(guī)則1~4進(jìn)行解碼。

5.　如果f∈(247,256]，那么它是編碼后長(zhǎng)度大于55的列表，其長(zhǎng)度本身的編碼長(zhǎng)度ll=f-247,然后從第二個(gè)字節(jié)讀取長(zhǎng)度為ll的bytes,按BigEndian編碼成整數(shù)l，l即為子列表長(zhǎng)度。然后遞歸根據(jù)解碼規(guī)則進(jìn)行解碼。

以上解釋了什么叫遞歸長(zhǎng)度前綴編碼，這個(gè)名字本身很好的解釋了編碼規(guī)則。

另外有需要云服務(wù)器可以了解下創(chuàng)新互聯(lián)scvps.cn，海內(nèi)外云服務(wù)器15元起步，三天無(wú)理由+7*72小時(shí)售后在線，公司持有idc許可證，提供“云服務(wù)器、裸金屬服務(wù)器、高防服務(wù)器、香港服務(wù)器、美國(guó)服務(wù)器、虛擬主機(jī)、免備案服務(wù)器”等云主機(jī)租用服務(wù)以及企業(yè)上云的綜合解決方案，具有“安全穩(wěn)定、簡(jiǎn)單易用、服務(wù)可用性高、性價(jià)比高”等特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)，專為企業(yè)上云打造定制，能夠滿足用戶豐富、多元化的應(yīng)用場(chǎng)景需求。

新聞名稱：RLP編碼介紹-創(chuàng)新互聯(lián)
分享鏈接：http://www.muchs.cn/article22/dhcgjc.html

成都網(wǎng)站建設(shè)公司_創(chuàng)新互聯(lián)，為您提供虛擬主機(jī)、網(wǎng)站建設(shè)、網(wǎng)站改版、標(biāo)簽優(yōu)化、ChatGPT、網(wǎng)站營(yíng)銷

廣告

聲明：本網(wǎng)站發(fā)布的內(nèi)容（圖片、視頻和文字）以用戶投稿、用戶轉(zhuǎn)載內(nèi)容為主，如果涉及侵權(quán)請(qǐng)盡快告知，我們將會(huì)在第一時(shí)間刪除。文章觀點(diǎn)不代表本網(wǎng)站立場(chǎng)，如需處理請(qǐng)聯(lián)系客服。電話：028-86922220；郵箱：631063699@qq.com。內(nèi)容未經(jīng)允許不得轉(zhuǎn)載，或轉(zhuǎn)載時(shí)需注明來源： 創(chuàng)新互聯(lián)