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radar交易风险评估|以太坊源码学习：正本清源
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geth 源码一直在不断增加，优化，发展到现在已经非常庞大，对于初次学习 geth 源码，整体认识 geth 还是有一定的意义。而阅读代码可以加深理解以太坊的模块组成，揣测设计的想法和思路。本篇文章带你学习 geth 源码。
来源 | kari_zhang 博客
作者 | kari_zhang
背景
geth 源码一直在不断增加，优化，发展到现在已经非常庞大，第一次看 geth 源码，会有不小的难度。虽然如此，还是可以从 geth 仓库的第一个 commit 开始，这时的代码比较少，但是以太坊核心的雏形已经隐隐可见，阅读代码可以加深理解以太坊的模块组成，揣测设计的想法和思路。
项目结构
去掉单元测试文件，整个项目只有
big.go
vm.go
parsing.go
transaction.go
block.go
block_manager.go
ethereum.go
serialization.go
8 个文件。这 8 个文件都比较小，功能比较简单，也很好理解。
数学计算
big.go 封装了大整数的指数运输。
虚拟机
vm.go 定义了虚拟机操作码 , 操作码类型 , 虚拟机结构和虚拟机的实现。
虚拟机内部定义的指令码有：
oSTOP int = 0x00 oADD int = 0x10 oSUB int = 0x11 oMUL int = 0x12 oDIV int = 0x13 oSDIV int = 0x14 oMOD int = 0x15 oSMOD int = 0x16 oEXP int = 0x17 oNEG int = 0x18 oLT int = 0x20 oLE int = 0x21 oGT int = 0x22 oGE int = 0x23 oEQ int = 0x24 oNOT int = 0x25 oSHA256 int = 0x30 oRIPEMD160 int = 0x31 oECMUL int = 0x32 oECADD int = 0x33 oSIGN int = 0x34 oRECOVER int = 0x35 oCOPY int = 0x40 oST int = 0x41 oLD int = 0x42 oSET int = 0x43 oJMP int = 0x50 oJMPI int = 0x51 oIND int = 0x52 oEXTRO int = 0x60 oBALANCE int = 0x61 oMKTX int = 0x70 oDATA int = 0x80 oDATAN int = 0x81 oMYADDRESS int = 0x90 oSUICIDE int = 0xff
总共 36 个指令码，细心的读者可能会发现指令码定义的值不是连续的，是跳跃的，通过通读代码分析，原因是指令码值的高位是记录指令类型。
vm 的实现是基于栈的，实现相对比较简单。
大部分指令码的功能没有实现，只实现了以下指令码的功能
oSTOP
oADD
oSUB
oMUL
oDIV
oSET
oLD
oLT
oJMP
oJMPI
智能合约编译
parsing.go 主要实现的是智能合约的编译和对编译后的代码进行处理，后续供 vm 执行。
交易
transaction.go 定义了交易的结构，还有费用和收益变量。一笔交易包括发起者，接受者，交易的数量，交易的费用，编译后的脚本源码， 运行需要内存，交易签名 和 地址。
费用和收益变量只有初始化赋值，没有具体使用。
脚本源码是智能合约的雏形，为了方便描述和理解还是称呼它为智能合约。此时的智能合约语言和 x86 intel 汇编类似， 语法比较简单，一个操作指令加上操作数，操作数的个数最常见是 0 个，1 个，2 个和 3 个，设计者实现的时候，最多可以支持 6 个。
操作指令和操作数之间用空格分开，操作数与操作数之间也用空格分开。
定义的操作指令有以下这些：（记作 映射表 1)
"STOP": "0", "ADD": "16", // 0x10 "SUB": "17", // 0x11 "MUL": "18", // 0x12 "DIV": "19", // 0x13 "SDIV": "20", // 0x14 "MOD": "21", // 0x15 "SMOD": "22", // 0x16 "EXP": "23", // 0x17 "NEG": "24", // 0x18 "LT": "32", // 0x20 "LE": "33", // 0x21 "GT": "34", // 0x22 "GE": "35", // 0x23 "EQ": "36", // 0x24 "NOT": "37", // 0x25 "SHA256": "48", // 0x30 "RIPEMD160": "49", // 0x31 "ECMUL": "50", // 0x32 "ECADD": "51", // 0x33 "SIGN": "52", // 0x34 "RECOVER": "53", // 0x35 "COPY": "64", // 0x40 "ST": "65", // 0x41 "LD": "66", // 0x42 "SET": "67", // 0x43 "JMP": "80", // 0x50 "JMPI": "81", // 0x51 "IND": "82", // 0x52 "EXTRO": "96", // 0x60 "BALANCE": "97", // 0x61 "MKTX": "112", // 0x70 "DATA": "128", // 0x80 "DATAN": "129", // 0x81 "MYADDRESS": "144", // 0x90 "BLKHASH": "145", // 0x91 "COINBASE": "146", // 0x92 "SUICIDE": "255", // 0xff
可以看出这是操作指令到虚拟机内部指令码的映射。
编译规则很简单：
1. 操作指令根据映射表 1\, 得到 vm 的内部指令码。
2. 每一个操作数（第 i 个操作数，i 记作位置序数， 从 1 开始）分别乘以 256 的 i 次方，
3. 将步骤 2 的乘积依次相加，最后加上步骤 1 得到的指令， 最终的和作为编译结果。
一个合法的智能合约源码片段可能是这样（记作 代码片段 1）
"SET 10 6",
"LD 10 10",
按照编译规则，代码片段 1 最终的编译结果是这样的
395843 // 67 + 10 * 256 + 6 * 256^2 133698 // 66 + 10 * 256 + 10 * 256^2
vm 运行时，根据编译规则的逆规则，解析出指令码和操作数，根据指令码的功能，进行下一步处理。
运行需要内存没有使用，猜测是用作运行智能合约。
签名字段没有使用，猜测是校验交易是否篡改过。
地址是对 transaction 结构序列化后的字节数组取 sha256 的前 20 位。
区块
block.go 用来定义块结构，非常简单，仅包含一个 transaction 数组 .
区块管理器
block_manager.go 是定义块管理器，用来处理块，持有一个 vm 指针，依次执行块里面的每一个交易的智能合约。
以太坊入口
ethereum.go 是 demo 程序入口， mock 两笔交易，打印 vm 执行的日志，最后打印了其中一笔交易的序列化结果。
交易序列化
serialization.go 实现序列化功能，采用的是 RLP 编码，只能对字符串编码。编码规则是
1. 如果是字符串，编码结果是”\x00” 加上字符串的长度，再加上原字符串。计算字符串的长度有一个规则，确保编码无二义性，能正确解码。
2. 如果是字符串数组，编码结果是”\x01”加上每一个字符串编码结果的长度和的编码，再加上每一个字符串的编码结果。有点绕口，这是个递归的过程。
3. 如果是其他类型需要转换成字符串或者字符串数组。
RLP 编码的规律是以数据类型开始，字符串是”\x00”, 字符串数组是”\x01, 然后是数据长度，最后是数据内容。
RLP 编码和解码是递归过程，实现比较简单，编码紧凑，传输效率较高，后续版本中，在网络传输和本地存储都有 RLP 编码的影子。
总结
总体来说，这个版本的代码比较简单，是 geth 的初始设计和验证，没有实现太多的功能，比喻账号，P2P 网络，共识算法等都没有实现，区块链，编译器和虚拟机也设计比较简单，与正式发布版差异比较大，不过对于初次学习 geth 源码，整体认识 geth 还是有一定的意义。
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