💡 หลาย ๆ คนคงสัยสัยว่าอะไรคือ Embedded Database แล้วมันแตกต่างกับ Database ธรรมดายังไง ?? เก็บความสงสัยไว้ แล้วมาหาคำตอบพร้อมกันได้ที่นี่เลยจ้า
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⚡ จะเป็นยังไงเมื่อ Database ที่เราคุ้นเคยกันนั้นมีขนาดใหญ่เกินไปที่จะใช้กับแอปพลิเคชันเล็ก ๆ แถมมีฟังก์ชันมากมายเกินความจำเป็นอีกด้วย...
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🔥 และนี่คือการมาของ Embedded Database ฐานข้อมูลแบบฝัง ที่ทำงานอยู่บนแอปพลิเคชันของเรานั่นเอง !!
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เราไปรู้จักกับเจ้า Embedded Database กันดีกว่าาา มีรายละเอียดยังไง ไปอ่านกันโลดดด
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🔹 Embedded Database หรือ ฐานข้อมูลแบบฝัง เป็นระบบจัดการ Database (DBMS) ที่สร้างหรือรวมเข้ากับแอปพลิเคชัน ลดการโต้ตอบของผู้ใช้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
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✨ ประโยชน์
การใช้ Embedded Database มันจะช่วยลดเวลาในการโหลดของเครือข่าย สามารถเข้าถึงข้อมูลได้อย่างรวดเร็ว และมอบประสบการณ์ที่ดีให้กับผู้ใช้ได้นั่นเอง
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❓ แล้วมันแตกต่างกับ Database ปกติยังไงหว่าาา..
Embedded Database อยู่ภายในตัวแอปพลิเคชัน และไม่สามารถแยกหน้าที่การทำงานออกมาอย่างชัดเจนเหมือน Database แบบปกตินั่นเอง มีขนาดเบากว่า เพราะมีแค่ฟังก์ชันการทำงานหลัก ๆ ที่จำเป็นเท่านั้น ใช้งานได้ง่าย ๆ
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แต่ ๆๆๆ มันก็มีข้อจำกัดเหมือนกัน นั่นคือไม่เหมาะกับการเก็บข้อมูลใหญ่ ๆ เช่น ข้อมูลทางธุรกิจที่ต้องมีการตัดสินใจนั่นเอง
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และใครอยากลองใช้งานเจ้า Embedded Database วันนี้แอดได้รวบรวมมาให้เพื่อน ๆ แล้วจ้า
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🌟 LowDB - เป็น Database ขนาดเล็กในหน่วยความจำ ใช้งานร่วมกับ JavaSctipt ได้เลย เข้าถึงข้อมูลได้ด้วย JSON อยากลองใช้งาน หรืออ่าน Doc เพิ่มเติมกดที่นี่ >> https://github.com/typicode/lowdb
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🌟 LevelDB - เป็น Open-Source ที่สร้างโดย Google มีไว้เพื่อเป็นที่เก็บข้อมูล Key - Value ที่เร็วมาก โดยที่ข้อมูลจะถูกจัดเรียงตาม Key ที่พร้อมใช้งานทันที อ่านเพิ่มเติมและลองใช้งานได้ที่ >> https://github.com/google/leveldb
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🌟 Raima - เป็นฐานข้อมูลที่เหมาะกับการทำงาน IoT ใช้แรมน้อย ยืดหยุุ่น และมีประสิทธิภาพมาก ๆ ไปลองใช้งานกันได้ที่นี่ >> https://raima.com/
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📑 Source : https://www.trustradius.com/embedded-database , https://blog.bitsrc.io/top-5-embedded-databases-for-javascript-applications-1c68496aebac
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🌈 หวังว่าเนื้อหานี้จะเป็นประโยชน์กับเพื่อน ๆ นะ หากใครมีอะไรเพิ่มเติมสามารถคอมเมนต์ไว้ด้านล่างได้เลย
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📜 [專欄新文章] Merkle Tree in JavaScript
✍️ Johnson
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這篇文章會說明 Merkle Tree 的運作原理,以及解釋 Merkle Proofs 的用意,並以 JavaScript / TypeScript 簡單實作出來。
本文為 Tornado Cash 研究系列的 Part 1,本系列以 tornado-core 為教材,學習開發 ZKP 的應用,另兩篇為:
Part 2:ZKP 與智能合約的開發入門
Part 3:Tornado Cash 實例解析
Special thanks to C.C. Liang for review and enlightenment.
本文中實作的 Merkle Tree 是以 TypeScript 重寫的版本,原始版本為 tornado-core 以 JavaScript 實作而成,基本上大同小異。
Merkle Tree 的原理
在理解 Merkle Tree 之前,最基本的先備知識是 hash function,利用 hash 我們可以對資料進行雜湊,而雜湊後的值是不可逆的,假設我們要對 x 值做雜湊,就以 H(x) 來表示,更多內容可參考:
一次搞懂密碼學中的三兄弟 — Encode、Encrypt 跟 Hash
SHA256 Online
而所謂的 Merkle Tree 就是利用特定的 hash function,將一大批資料兩兩進行雜湊,最後產生一個最頂層的雜湊值 root。
當有一筆資料假設是const leaves = [A, B, C, D],我們就用function Hash(left, right),開始製作這顆樹,產生H(H(A) + H(B))與H(H(C) + H(D)),再將這兩個值再做一次 Hash 變成 H(H(H(A) + H(B)) + H(H(C) + H(D))),就會得到這批資料的唯一值,也就是 root。
本文中使用的命名如下:
root:Merkle Tree 最頂端的值,特色是只要底下的資料一有變動,root 值就會改變。
leaf:指單一個資料,如 H(A)。
levels:指樹的高度 (height),以上述 4 個資料的假設,製作出來的 levels 是 2,levels 通常會作為遞迴的次數。
leaves:指 Merkle Tree 上的所有資料,如上述例子中的 H(A), H(B), H(C), H(D)。leaves 的數量會決定樹的 levels,公式是 leaves.length == 2**levels,這段建議先想清楚!
node:指的是非 leaves 也非 root 的節點,或稱作 branch,如上述例子中的H(H(A) + H(B)) 和 H(H(C) + H(D))。
index:指某個 leaf 所在的位置,leaf = leaves[index],index 如果是偶數,leaf 一定在左邊,如果是奇數 leaf 一定在右邊。
Merkle Proofs
Merkle Proofs 的重點就是要證明資料有沒有在樹上。
如何證明?就是提供要證明的 leaf 以及其相對應的路徑 (path) ,經過計算後一旦能夠產生所需要的 root,就能證明這個 leaf 在這顆樹上。
因此這類要判斷資料有無在樹上的證明,類似的說法有:proving inclusion, proving existence, or proving membership。
這個 proof 的特點在於,我們只提供 leaf 和 path 就可以算出 root,而不需要提供所有的資料 (leaves) 去重新計算整顆 Merkle Tree。這讓我們在驗證資料有沒有在樹上時,不需要花費大量的計算時間,更棒的是,這讓我們只需要儲存 root 就好,而不需要儲存所有的資料。
在區塊鏈上,儲存資料的成本通常很高,也因此 Merkle Tree 的設計往往成為擴容上的重點。
我們知道 n 層的 Merkle Tree 可以存放 2**n 個葉子,以 Tornado Cash 的設計來說,他們設定 Merkle Tree 有 20 層,也就是一顆樹上會有 2**20 = 1048576 個葉子,而我們用一個 root 就代表了這 1048576 筆資料。
接續上段的例子,這顆 20 層的 Merkle Tree 所產生的 Proof ,其路徑 (path) 要從最底下的葉子 hash 幾次才能到達頂端的 root 呢?答案就是跟一棵樹的 levels 一樣,我們要驗證 Proof 所要遞迴的次數就會是 20 次。
在實作之前,我們先來看 MerkleTree 在 client 端是怎麼調用的,這有助於我們理解 Merkle Proofs 在做什麼。
基本上一個 proof 的場景會有兩個人:prover 與 verifier。
在給定一筆 leaves 的樹,必定產生一特定 root。prover 標示他的 leaf 在樹上的 index 等於 2,也就是 leaves[2] == 30,以此來產生一個 proof,這個 proof 的內容大致上會是這個樣子:
對 verifier 來說,他要驗證這個 proof,就是用裡面的 leaf 去一個一個與 pathElements 的值做 hash,上述就是 H('30', 40) 後得出 node,再 hash 一次 H('19786...', node) 於是就能得出這棵樹的 root。
重點來了,這麼做有什麼意義?它的巧思在於對 verifier 來說,他只需要儲存一個 root,由 prover 提交證明給他,經過計算後產生的 root 如果跟 verifier 儲存的 root 一樣,那就證明了 prover 所提供的資料確實存在於這個樹上。
而 verifier 若不透過 proof ,要驗證某個 leaf 是否存在於樹上,也可以把 leaves = [10, 20 ,leaf ,40]整筆資料拿去做 MerkleTree 的演算法跑一趟也能產生特定的 root。
但由 prover 先行計算後所提交的 proof,讓 verifier 不必儲存整批資料,也省去了大量的計算時間,即可做出某資料有無在 Merkle Tree 上的判斷。
Sparse Merkle Tree
上述能夠證明資料有無在樹上的 Merkle Proofs 是屬於標準的 Merkle Tree 的功能。但接下來我們要實作的是稍微不一樣的樹,叫做 Sparse Merkle Tree。
Sparse Merkle Tree 的特色在於除了 proving inclusion 之外,還可以 proving non-inclusion。也就是能夠證明某筆資料不在某個 index,例如 H(A) 不在 index 2 ,這是一般 Merkle Tree 沒辦法做到的。
而要做到 non-membership 的功能其實也不難,就是我們要在沒有資料的葉子裡補上 zero value,或是說 null 值。更多內容請參考:What’s a Sparse Merkle Tree。
實作細節
本節將完整的程式碼分成三個片段來解釋。
首先,這裡使用的 Hash Function 是 MiMC,主要是為了之後在 ZKP 專案上的效率考量,你可以替換成其他較常見的 hash function 例如 node.js 內建 crypto 的 sha256:
crypto.createHash("sha256").update(data.toString()).digest("hex");
這裡定義簡單的 Merkle Tree 介面有 root, proof, and insert。
首先我們必須先給定這顆樹的 levels,也就是樹的高度先決定好,樹所能容納的資料量也因此固定為 2**levels 筆資料,至於要不要有 defaultLeaves 則看創建 Merkle Tree 的 client 自行決定,如果有 defaultLeaves 的話,constructor 就會跑下方一大段計算,對 default 資料開始作 hash 去建立 Merkle Tree。
如果沒有 defaultLeaves,我們的樹也不會是空白的,因為這是顆 Sparse Merkle Tree,這裡使用 zeroValue 作為沒有填上資料的值,zeros 陣列會儲存不同 level 所應該使用的 zero value。假設我們已經填上第 0 筆與第 1 筆資料,要填上第 2 筆資料時,第 2 筆資料就要跟 zeros[0] 做 hash,第 2 筆放左邊, zero value 放右邊。
我們將所有的點不論是 leaf, node, root 都用標籤 (index) 標示,並以 key-value 的形式儲存在 storage 裡面。例如第 0 筆資料會是 0–0,第 1 筆會是 0–1,這兩個 hash 後的節點 (node) 會是 1–0。假設 levels 是 2,1–0 節點就要跟 1–1 節點做 hash,即可產出 root (2–0)。
後半部份的重點在於 proof,先把 proof 和 traverse 看懂,基本上就算是打通任督二脈了,之後有興趣再看 insert 和 update。
sibling 是指要和 current 一起 hashLeftRight 的值…也就是相鄰在兩旁的 leaf (or node)。
到這裡程式碼的部分就結束了。
最後,讓我們回到一開始 client 調用 merkleTree 的例子:
以及 proof 的內容:
前面略過了 proof 裡頭的 pathIndices,pathIndices 告訴你的是當前的 leaf (or node) 是要放在左邊,還是放在右邊,大概是這個樣子:
if (indices == 0) hash(A, B);if (indices == 1) hash(B, A);
有興趣的讀者可以實作 verify function 看看就會知道了!
原始碼
TypeScript from gist
JavaScript from tornado-core
參考
Merkle Proofs Explained
What’s a Sparse Merkle Tree?
延伸:Verkle Tree
Merkle Tree in JavaScript was originally published in Taipei Ethereum Meetup on Medium, where people are continuing the conversation by highlighting and responding to this story.
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今天學到兩個有趣、有用的 javascript 知識點(原諒我這個後端工程師看到這種有趣的特性的興奮感)
1. 用個 hashmap 來取值並直接當物件的 key/property 取值用,如第一張圖的 queryParams.ref_data[refDataMap[cal_type]]
如果 cal_type 是 M, 那拿到的就是
queryParams.ref_data.market_dt
在 C# 之類的靜態語言就得用 reflection 搞的概念。
2. 用 spread operator 攤開某個 value 的內容。
如圖2的 ...cal_type_map[cal_type], 如果 cal_type 是 T, 就會把這個物件多一個 key/value pair (或是 property 的概念), 例如 can_trans : Y
這兩張圖也是為了 show 一下,我們把一堆重複的代碼抽成小而美的 function 來組合實現原本那一大坨的流程,並去除抽象來看重複的部份。
其實看最終代碼真的沒啥,但體會中間用極速開發的過程重構那一大段 N 個螢幕才放得進去的 code, 六個人輪流 pair 重構,不斷把之前的code整理、抽變數/方法/參數,看到判斷式也是重複的、處理也是重複的,不斷消掉 if/else 裡面的 block, 再消掉 if/elseif 的 condition, 那才是一個爽!
這是 coaching 這個團隊第三天的產出,這三天經歷了我人生的第一個 node.js, jest test, 產品代碼跟測試代碼都重構,第一個 mongoDB 的整合測試。
其實用對方式,對的人,有主管支持,團隊可以一起做決定,可以一起變強,可以打從心裡想改善的。
#程式碼片段分享已取得客戶主管同意
#javascript有趣!
#那堆precondition我也想用wrapper幹掉
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