正文
Merkle Tree（也被叫做Merkle trie）是一种由一系列节点组成的二叉树，这些节点包括：
树底的数据是通过分开我们想要保存到chunks的数据产生的，然后将chunks分成buckets，再然后再获取每个bucket的hash值并一直重复直到最后只剩下一个Hash：根Hash。
这棵树要求存在里面的值（value）都有一个对应的key。从树的根节点开始，key会告诉你顺着哪个子节点可以获得对应的值，这个值存在叶子节点。在以太坊中，key/value是地址和与地址相关联的账户之间状态的映射，包括每个账户的balance, nonce, codeHash和storageRoot（storageRoot自己就是一颗树）。
同样的树结构也用来存储交易和收据。更具体的说，每个块都有一个头(header)，保存了三个不同Merkle trie结构的根节点的Hash，包括：
在Merkle tries中存储所有信息的高效性在以太坊中的“轻客户端”和“轻节点”相当的有用。记住区块链就是一群节点来维持的。广泛的说，有两种节点类型：全节点和轻节点。
全节点通过下载整条链来进行同步，从创世纪块到当前块，执行其中包含的所有交易。通常，矿工会存储全节点，因为他们在挖矿过程中需要全节点。也有可能下载一个全节点而不用执行所有的交易。无论如何，一个全节点包含了整个链。
不过除非一个节点需要执行所有的交易或轻松访问历史数据，不然没必要保存整条链。这就是轻节点概念的来源。比起下载和存储整个链以及执行其中所有的交易，轻节点仅仅下载链的头，从创世纪块到当前块的头，不执行任何的交易或检索任何相关联的状态。由于轻节点可以访问块的头，而头中包含了3个tries的Hash，所有轻节点依然可以很容易生成和接收关于交易、事件、余额等可验证的答案。
这个可以行的通是因为在Merkle树中hash值是向上传播的—如果一个恶意用户试图用一个假交易来交换Merkle树底的交易，这个会改变它上面节点的hash值，而它上面节点的值的改变也会导致上上一个节点Hash值的改变，以此类推，一直到树的根节点。
任何节点想要验证一些数据都可以通过Merkle证明来进行验证，Merkle 证明的组成：
任何可以读取证明的人都可以验证分支的hash是连贯的，因此给出的块在树中实际的位置就是在此处。
总之，使用Merkle Patricia树的好处就是该结构的根节点加密取决于存储在树中的数据，而且根据点的hash还可以作为该数据的安全标识。由于块的头包含了状态、交易、收据树的根hash，所有任何节点都可以验证以太坊的一小部分状态而不用保存整个状态，这整个状态的的大小可能是非常大的。
Gas和费用
在以太坊中一个比较重要的概念就是费用(fees)，由以太坊网络上的交易而产生的每一次计算，都会产生费用—没有免费的午餐。这个费用是以称之为”gas”的来支付。
gas就是用来衡量在一个具体计算中要求的费用单位。gas price就是你愿意在每个gas上花费Ether的数量，以“gwei”进行衡量。“Wei”是Ether的最小单位，1Ether表示10^18Wei. 1gwei是1,000,000,000 Wei。
对每个交易，发送者设置gas limit和gas price。gas limit和gas price就代表着发送者愿意为执行交易支付的Wei的最大值。
例如，假设发送者设置gas limit为50,000，gas price为20gwei。这就表示发送者愿意最多支付50,00020gwei = 1,000,000,000,000,000 Wei = 0.001 Ether来执行此交易。
记住gas limit代表用户愿意花费在gas上的钱的最大值。如果在他们的账户余额中有足够的Ether来支付这个最大值费用，那么就没问题。在交易结束时任何未使用的gas都会被返回给发送者，以原始费率兑换。
在发送者没有提供足够的gas来执行交易，那么交易执行就会出现“gas不足”然后被认为是无效的。在这种情况下，交易处理就会被终止以及所有已改变的状态将会被恢复，最后我们就又回到了交易之前的状态—完完全全的之前状态就像这笔交易从来没有发生。因为机器在耗尽gas之前还是为计算做出了努力，所以理论上，将不会有任何的gas被返回给发送者。
这些gas的钱到底去了哪里？发送者在gas上花费的所有钱都发送给了“受益人”地址，通常情况下就是矿工的地址。因为矿工为了计算和验证交易做出了努力，所以矿工接收gas的费用作为奖励。
通常，发送者愿意支付更高的gas price，矿工从这笔交易总就能获得更多的价值。因此，矿工也就更加愿意选择这笔交易。这样的话，矿工可以自由的选择一笔交易自己愿意验证或忽略。为了引导发送者应该设置gas price为多少，矿工可以选择建议一个最小的gas值他们愿意执行一个交易。
存储也有费用
gas不仅仅是用来支付计算这一步的费用，而且也用来支付存储的费用。存储的总费用与所使用的32位字节的最小倍数成比例。
存储费用有一些比较细微的方面。比如，由于增加了的存储增加了所有节点上的以太坊状态数据库的大小，所以激励保持数据存储量小。为了这个原因，如果一个交易的执行有一步是清除一个存储实体，那么为执行这个操作的费用就会被放弃，并且由于释放存储空间的退款就会被返回给发送者。
费用的作用是什么？
以太坊可以运作的一个重要方面就是每个网络执行的操作同时也被全节点所影响。然而，计算的操作在以太坊虚拟机上是非常昂贵的。因此，以太坊智能合约最好是用来执行最简单的任务，比如运行一个简单的业务逻辑或者验证签名和其他密码对象，而不是用于复杂的操作，比如文件存储，电子邮件，或机器学习，这些会给网络造成压力。施加费用防止用户使网络超负荷。
以太坊是一个图灵完备语言（短而言之，图灵机器就是一个可以模拟任何电脑算法的机器。）。这就允许有循环，并使以太坊受到停机问题的影响，这个问题让你无法确定程序是否无限制的运行。如果没有费用的话，恶意的执行者通过执行一个包含无限循环的交易就可以很容易的让网络瘫痪而不会产生任何反响。因此，费用保护网络不受蓄意攻击。
你也许会想，“为什么我们还需要为存储付费？”其实就像计算一样，以太坊网络上的存储是整个网络都必须要负担的成本。
交易和消息
之前说过以太坊是一个基于交易的状态机。换句话说，在两个不同账户之间发生的交易才让以太坊全球状态从一个状态转换成另一个状态。
最基本的概念，一个交易就是被外部拥有账户生成的加密签名的一段指令，序列化，然后提交给区块链。
有两种类型的交易：消息通信和合约创建(也就是交易产生一个新的以太坊合约)。
不管什么类型的交易，都包含：
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nonce：发送者发送交易数的计数
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gasPrice：发送者愿意支付执行交易所需的每个gas的Wei数量
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gasLimit：发送者愿意为执行交易支付gas数量的最大值。这个数量被设置之后在任何计算完成之前就会被提前扣掉
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to：接收者的地址。在合约创建交易中，合约账户的地址还没有存在，所以值先空着
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value：从发送者转移到接收者的Wei数量。在合约创建交易中，value作为新建合约账户的开始余额
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v,r,s：用于产生标识交易发生着的签名
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init（只有在合约创建交易中存在）：用来初始化新合约账户的EVM代码片段。init值会执行一次，然后就会被丢弃。当init第一次执行的时候，它返回一个账户代码体，也就是永久与合约账户关联的一段代码。
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data（可选域，只有在消息通信中存在）：消息通话中的输入数据(也就是参数)。例如，如果智能合约就是一个域名注册服务，那么调用合约可能就会期待输入域例如域名和IP地址
在“账户”这个章节中我们学到交易—消息通信和合约创建交易两者都总是被外部拥有账户触发并提交到区块链的。换种思维思考就是，交易是外部世界和以太坊内部状态的桥梁。
