кодування чисел у двійковій системі

Що таке бінарне кодування?

Бінарне кодування — це спосіб представлення всіх даних за допомогою лише електричних сигналів 0 і 1, які формують байти. Це можна уявити як ряд "вимикачів": вимкнений — 0, увімкнений — 1. Коли багато таких вимикачів розташовані послідовно, комп’ютери можуть відображати числа, текст і зображення.

У сфері обчислень вісім вимикачів складають байт — це найпоширеніша базова одиниця. Якщо ви бачите рядок випадкових символів (наприклад, хеш транзакції чи адресу), це зазвичай результат відображення байтів у зручному для читання вигляді, хоча насправді це послідовності байтів у бінарному кодуванні.

Яку роль виконує бінарне кодування в блокчейні?

Бінарне кодування визначає, як такі дані, як транзакції, адреси, баланси та дані контрактів, зберігаються і передаються у ланцюзі. Всі дані на блокчейні зрештою стають байтами, які упаковуються, підписуються, транслюються і перевіряються вузлами мережі.

Наприклад, при обробці транзакції гаманець спочатку кодує інформацію про відправника, одержувача, суму і комісію у байти. Потім створюється цифровий підпис за допомогою приватного ключа і дані надсилаються у мережу. На сторінках поповнення та виведення Gate адреса, яку бачить користувач, — це текст для зручності, але фактично це байти у бінарному кодуванні, просто подані у зрозумілій формі.

Як працює бінарне кодування у транзакційних даних?

Дані транзакції проходять "серіалізацію", тобто перетворення кількох полів у єдиний потік байтів для підпису та трансляції. Серіалізація — це розміщення різних полів у визначеному порядку та форматі для створення суцільної послідовності байтів.

У Ethereum транзакції використовують кодування RLP для серіалізації полів nonce, gas, адреси одержувача (to), value та data у байти, після чого додається підпис. У Bitcoin транзакції впорядковують входи й виходи у фіксованому форматі та застосовують "variable-length integers" (цілі числа змінної довжини) для визначення довжини списків; підписується отримана послідовність байтів. Вузли отримують ці байти, декодують їх за тими ж правилами, перевіряють підпис і записують транзакцію у блок.

Який зв’язок між бінарним кодуванням, шістнадцятковою системою, Base58 і Bech32?

Ці схеми відображають байти у бінарному кодуванні як символи, які легше сприймати людині. Шістнадцяткова система використовує 16 символів (0-9 та A-F) для представлення байтів — кожні два шістнадцяткових символи відповідають одному байту. Тому TxID у блокчейн-експлорерах зазвичай виглядають як шістнадцяткові рядки.

Base58 і Bech32 часто застосовують для адрес. Base58 виключає символи, які легко переплутати (наприклад, 0 та O), щоб зменшити ймовірність помилок при переписуванні. Bech32 містить префікс для читання людиною (наприклад, "bc1" чи "addr1") і вбудовану контрольну суму для кращого виявлення помилок. На сторінці поповнення Gate адреси можуть бути у форматі Base58 чи Bech32, але обидва варіанти відображають ті самі байти у бінарному кодуванні різними способами.

Як використовується бінарне кодування в ABI смартконтрактів?

ABI (Application Binary Interface) визначає, як параметри контракту перетворюються у байти. Гаманці кодують назви функцій і параметри у байти згідно з правилами ABI, щоб смартконтракти могли правильно інтерпретувати виклик.

Наприклад, у типовій функції переказу — transfer(address,uint256) — дані виклику містять "селектор функції" (перші 4 байти, отримані з підпису функції), після чого йдуть байти параметрів фіксованої ширини. Це дає змогу контракту визначити, яку функцію виконати і які значення передано, забезпечуючи очікувану поведінку виклику.

Як реалізовано бінарне кодування у різних блокчейнах?

Різні блокчейни застосовують власні правила бінарного кодування, пристосовані до їхньої архітектури й вимог до продуктивності. Ethereum використовує RLP для серіалізації транзакцій і ABI для контрактних викликів. Polkadot застосовує SCALE — компактну схему розміщення байтів. Мережі Cosmos зазвичай використовують Protobuf для визначення й серіалізації повідомлень. Bitcoin застосовує фіксовані структури полів із цілими числами змінної довжини й виконує валідацію у своїй скриптовій системі на основі послідовностей байтів.

Розуміння цих відмінностей є ключовим для кросчейн розробки та створення інструментів, оскільки одна й та сама концепція може мати різну структуру байтів або спосіб декодування на кожному ланцюгу.

Які основні ризики пов’язані з бінарним кодуванням?

Типові ризики виникають через неправильне читання або запис байтових послідовностей. Наприклад, використання адреси у Base58 як Bech32 або вибір невірної мережі може призвести до невдалого поповнення чи втрати коштів. На сторінці поповнення Gate завжди переконуйтеся, що мережа і тип адреси збігаються.

Інші ризики стосуються "ендiанності" (порядку байтів) та "точності". Ендіанність визначає порядок байтів; некоректне читання може дати хибне значення. Точність стосується десяткових знаків токена — якщо трактувати ціле число як десяткове чи навпаки, сума транзакції буде неправильною. Завжди перевіряйте одиниці та десяткові знаки при введенні даних і переконайтеся, що адреса для виведення відповідає кодуванню та мережі цільового ланцюга.

Як декодувати транзакції за допомогою інструментів?

Блокчейн-експлорери та інструменти декодування можуть перетворювати байти транзакцій у читабельну інформацію.

Крок 1: Відкрийте блокчейн-експлорер (наприклад, Ethereum-експлорер) і знайдіть запис про свою транзакцію. На сторінці запису про виведення Gate зазвичай можна знайти TxID; натиснувши на нього, ви потрапите безпосередньо на відповідний запис в експлорері.

Крок 2: Знайдіть розділ "input data" або "raw transaction" і скопіюйте шістнадцятковий рядок. Це байти у бінарному кодуванні, відображені у шістнадцятковому форматі.

Крок 3: Використайте інструмент декодування ABI (він є у більшості експлорерів або доступний у сторонніх сервісах). Оберіть ABI контракту або шаблон для типових функцій, потім вставте вхідні дані для декодування.

Крок 4: Перегляньте декодовану назву функції та значення параметрів, щоб переконатися, що адреса, сума і контракт токена відповідають вашим намірам. Для транзакцій Bitcoin інструменти декодування raw transaction можуть відображати входи, виходи, скрипти, суми й адреси здачі для перевірки.

Які тенденції бінарного кодування у Web3?

Зі зростанням кросчейн-рішень і складних смартконтрактів бінарне кодування рухається до більшої стандартизації та зрозуміліших процесів підпису. Все більше гаманців використовують структуровані стандарти підпису, які надають зрозумілу інформацію перед підписанням транзакції. Кросчейн-мости й мультичейн SDK також уніфікують формати повідомлень, щоб мінімізувати проблеми сумісності через різні правила декодування.

Тим часом технології на кшталт zero-knowledge proofs і state compression вимагають ще компактніших структур байтів із чіткими межами полів для підвищення ефективності при збереженні безпеки. Загальна мета — зробити байти більш стабільними та сумісними, а користувацький досвід — інтуїтивним і менш вразливим до помилок.

Основні висновки щодо бінарного кодування

Бінарне кодування — це основа для даних блокчейну: транзакції, адреси й виклики контрактів базуються на байтах для вираження і перевірки. Важливо розуміти, що шістнадцятковий, Base58 і Bech32 — це лише формати відображення байтів, а не різниця у даних. Знання серіалізації та ABI допомагає зрозуміти, як працюють транзакції на низькому рівні. На практиці завжди перевіряйте типи мережі й адрес, десяткові знаки й одиниці, а також використовуйте експлорери або інструменти декодування для зниження ризиків, пов’язаних із неправильним трактуванням закодованих даних.

FAQ

Я бачу хеші транзакцій як довгі шістнадцяткові рядки — який їх зв’язок із бінарним кодуванням?

Хеш транзакції — це бінарні дані, представлені у шістнадцятковому форматі. Усі комп’ютерні дані зберігаються у бінарному вигляді; для зручності вони зазвичай відображаються у шістнадцятковому форматі (кожні 4 біти бінарного коду відповідають одному шістнадцятковому символу). Розуміння цього зв’язку допомагає краще відстежувати транзакції у ланцюгу.

Чому мій експортований приватний ключ гаманця виглядає як набір незрозумілих символів?

Приватний ключ гаманця — це бінарні дані, закодовані для відображення у шістнадцятковому, Base58 чи інших форматах. Ці схеми кодування змінюють лише вигляд даних — їхній реальний вміст залишається незмінним. Гаманці, такі як Gate, автоматично виконують ці перетворення; вам не потрібно керувати кодуванням вручну.

Як параметри типу uint256 чи bytes32 у ABI смартконтрактів перетворюються у бінарний вигляд?

Кожен тип параметра у смартконтракті має свої правила бінарного кодування. Наприклад, uint256 використовує 256 біт для чисел; bytes32 — 256 біт для даних. Стандарт ABI визначає, як кожен тип серіалізується у бінарному вигляді, щоб контракти могли правильно обробляти дані виклику.

Чому різні блокчейни (Ethereum, Bitcoin, Solana) мають різні формати бінарних транзакцій?

Кожен блокчейн має власну структуру транзакцій і стандарти кодування: Bitcoin використовує власну скриптову мову, Ethereum — EVM-опкоди, тому їхні базові бінарні структури принципово різняться. Через це для кросчейн-операцій потрібні спеціальні контракти-мости для конвертації між форматами.

Чи потрібно розуміти бінарну структуру для перевірки цілісності транзакції?

Це не обов’язково, але корисно. У більшості випадків біржі, такі як Gate, і програмне забезпечення гаманців автоматично перевіряють підписи й структуру транзакцій на бінарному рівні. Однак якщо ви хочете проводити глибокий аудит або вивчати розробку, знання бінарного кодування дозволить інтерпретувати кожен байт сирих транзакційних даних.