什麼是區塊鏈中的默克爾樹，它是如何工作的？

關鍵要點：

• 默克爾樹 是一種二叉哈希樹，具有 3 種類型的節點：葉節點、非葉節點和根節點。
• Merkle 樹可用於驗證和維護任何去中心化分類賬中的交易完整性。
• 在比特幣和以太坊中都可以看到默克爾樹。

簡介

Cryptocurrencies 不再是一個未知的主題，也不是 blockchain，其起源背後的技術。 對於任何加密貨幣愛好者來說，了解區塊鏈結構及其運作方式是了解加密貨幣本質的第一步。

理解不同的區塊鏈結構是默克爾樹的用武之地。早在 1980 年，斯坦福大學的拉爾夫默克爾就提出了一個概念，即 默克爾樹 通常用於對等 (P2P) 網絡，以處理計算能力和內存空間要求。 毫不誇張地說，默克爾樹讓區塊鏈技術取得了巨大的成功。 因此，讓我們深入了解 Merkle 樹背後的含義及其工作原理。

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Merkle樹概述

簡而言之，Merkle 樹代表了有目的地構建數據的方式。 它允許快速有效地驗證區塊鏈上的大量信息。 如前所述，Ralph Merkle 在一篇名為“經認證的數字簽名”的論文中不知不覺地將其創建為一個概念。 但沒有人預料到它會在未來成為去中心化賬本的主要組成部分。

Merkle 樹自誕生以來就改進了​​密碼學世界。 但在比特幣的神秘創造者在 BTC 的基礎代碼中使用它之後，它對加密貨幣變得至關重要。 之後，以太坊和其他加密貨幣也採用了 Merkle 樹。

就比特幣網絡而言，Merkle 樹是一種高效的組件，它使用哈希代替大型信息文件來驗證數據。 Merkle 樹使用獨特的描述性術語來描述節點及其級別之間的關係。

區塊鏈中的每個區塊都包含許多交易。 存儲所有這些交易並找出哪些特定交易屬於哪個區塊可能是一項非常昂貴的任務。 此外，它會對區塊鏈的效率產生負面影響。 然而，使用 Merkle 樹，所有交易都得到了有效安排，從而減少了用於驗證的數據並減少了 CPU 處理。

了解 Merkle 樹如何在區塊鏈中工作

下面是一個簡單的例子來闡明這個概念： 

想像一個如上所示的數據塊有 4 個事務：L1、L2、L3 和 L4。 為了存儲這些交易，我們可以通過計算每個交易的哈希值來實現 Merkle 樹的概念。 後 計算，我們收到哈希 L1、哈希 L2、哈希 L3 和哈希 L4。

每筆交易的這些哈希值存儲在 Merkle 樹的一個節點中，通常稱為葉節點。 但是我們的工作仍在繼續，因為我們必須通過配對葉節點來形成非葉節點。 計算後得到Hash 0和Hash 1，分別稱為L1、L2、L3、L4哈希的父節點或非葉節點。

最後，通過將哈希 1 和哈希 2 配對在一起計算哈希值，我們到達根節點，即 Merkle 根。 通過這個例子，我們了解到 Merkle 樹通過重複散列子節點來工作，直到單個散列保留在結構中。

這樣，Merkle 樹通過僅檢查樹的根來準確地告訴您交易是否影響了樹。 Merkle 根存儲在塊頭中，使其防篡改並增強去中心化分類賬中的信任和完整性。 重要的是要注意默克爾樹使用單向散列函數，並且會一直持續到該散列將數據證明與數據分開為止。

Merkle樹對區塊鏈的必要性

現在我們已經討論了什麼是 Merkle 樹及其工作原理，剩下要做的就是理解為什麼它對區塊鏈很重要。 Merkle 樹的諸多優點使其成為區塊鏈技術乃至加密平台的必需品。 其中一些好處是：

在傳輸、計算和遍歷數據時，不允許延遲。 這就是為什麼許多區塊鏈使用 Merkle 樹來保持網絡在傳輸數據時沒有任何類型的延遲。 通過減少證明數據完整性和有效性所需的內存量，默克爾樹成為區塊鏈的重要組成部分。

在分佈式 P2P 的比特幣區塊鏈中，由於連接到 P2P 網絡的每台計算機上都存在相同的數據，因此可能存在數據不一致甚至篡改的情況。 在這種情況下，Merkle 樹使礦工可以輕鬆識別任何類型的不一致或篡改交易。

如果不使用這個概念，所有數據都需要在整個網絡中傳輸，從而導致網絡速度變慢、效率降低和不必要的開支。 這種情況可以在 Merkle 樹的幫助下避免，Merkle 樹允許使用實際的計算能力和帶寬進行快速數據驗證。

最後的思考

Merkle 樹聽起來像是一個複雜的概念，但它們是區塊鏈技術和加密貨幣的重要組成部分。 沒有這個概念的存在，就不會有比特幣、以太坊和挖礦中使用的去信任系統。

常見問題：

Q1。 Merkle 樹旨在實現什麼？
Merkle 樹被設計為一種驗證數據的過程，可以讓計算機更快地工作。
Q2。 Merkle樹和以太坊有什麼聯繫？
Merkle 樹是一種區塊鏈結構，不僅支持以太坊，還支持比特幣和加密貨幣挖礦過程。 然而，以太坊使用的是 Merkle 樹的修改版本，通常稱為 Merkle Patricia 樹。
Q3. Merkle樹如何實現
要實現 Merkle 樹，需要從二叉樹開始，其中每個非葉子節點都是兩個子節點的哈希值。 這些葉子可以包含數據或 數據的散列.
Q4. Merkle 樹有哪些好處？
Merkle 樹是一種輕型結構，可提高區塊鏈的可擴展性，可以去除不必要的數據，從而提高效率。 礦工和用戶都可以從 Merkle 樹中受益，因為它驗證塊的各個部分，使用哈希檢查交易，並在他們接收交易時計算哈希。