Что такое Дерево Меркла?

Коротко

- Деревья Меркла были названы в честь ученого-компьютерщика, который их предложил.

— это форма структуры данных, используемая в информатике и блокчейне.

- Деревья Меркла или хэш-деревья предназначены для эффективной и безопасной проверки транзакций в блокчейне.

- Чтобы подтвердить наличие транзакции в блокчейне, нужно просто запросить ее, и дерево Меркла ускорит процесс проверки.


Словосочетание Дерево Меркла было придумано в честь ученого-компьютерщика с тем же именем. Ральф Меркл, который также разработал криптографическое хеширование, предложил идею деревьев Меркла в 1987 году. Он написал статью под названием “Цифровая подпись, основанная на обычной функции шифрования".

В общих чертах применения информатики дерево Меркла — это просто тип структуры данных. Он был принят в мире криптографии как способ эффективного и безопасного кодирования данных блокчейна. Деревья Меркла также можно назвать хэш-деревьями, потому что они представляют собой структуры данных на основе хэша, используемые в информатике и криптографии.


Композиция Дерева Меркл

---

Дерево Меркла, как показано на примере выше, имеет структуру дерева. У него есть корень и ветви, каждая со своей функцией. В отличие от настоящих деревьев, корни деревьев Меркла находятся вверху, а не внизу. Итак, хэш на самой вершине этого дерева — это корень, за которым следуют ветви и листья внизу.

В биткойне корень является частью заголовка блока, гарантирующего наличие транзакций. Ветви — это узлы, которые содержат значения узлов под ними, выступая в качестве их “родительских узлов”. Как правило, в деревьях Меркла эти узлы никогда не содержат более двух узлов под ними, поэтому они называются бинарными хэш-деревьями.

Однако хэш-дерево может иметь более двух узлов.

Наконец, листья, как упоминалось ранее, — это узлы, под которыми больше нет функционирующих узлов. Каждый узел в расположении дерева Меркла является частичным представлением хэшированных данных, которые находятся под ними. С другой стороны, листья представляют собой хэши отдельных транзакций.


Как работают деревья Меркла

---

Блокчейн Биткойна, пожалуй, является выдающимся примером использования деревьев Меркла, и вот как это работает. Обычно деревья Меркла используются для ускорения и повышения эффективности проверки данных.

Всякий раз, когда возникает необходимость проверить правильность набора данных из первичного набора транзакций, деревья Меркла гарантируют, что нет необходимости получать весь информационный файл.

По сути, деревья Меркла создаются путем запуска транзакций через хэш-функцию по одной за раз, затем объединения и хеширования каждой новой транзакции с предыдущей. Процесс продолжается до тех пор, пока весь блок не будет хэширован вместе в один хэш. Деревья Меркла суммируют все транзакции в блоке и создают виртуальный отпечаток всего набора. Это позволяет пользователю проверять наличие конкретной транзакции в блоке, не загружая всю другую ненужную информацию внутри него.

Чтобы объяснить это далее, если вы хотите подтвердить, что конкретная транзакция, скажем, один из листьев, включена в блок над ней, вы можете просто спросить сеть о конкретном узле. Он выдаст вам ответ, используя три хэша, что позволит вам проверить наличие вашего конкретного узла.




Важность дерева Меркла

---

Деревья Меркла являются бесценным инструментом для проверки данных в блокчейне и информатике в целом по следующим причинам:

Скорость

Представьте, что вам нужно проверить наличие определенных данных в блокчейне. Без деревьев Меркла вам пришлось бы загружать весь блокчейн и просеивать его. Очевидно, что это заняло бы намного больше времени, чем необходимо, поскольку объем данных в блокчейнах обычно огромен и достигает сотен гигабайт. Биткойн, например, содержит до 389 гигабайт данных по состоянию на апрель этого года, согласно отчету Statista. Однако с помощью Дерева Меркла вы можете легко отслеживать свой конкретный запрос о транзакции и получать ответы в течение меньшего периода времени.

Эффективность

Еще раз ссылаясь на приведенный выше сценарий, очевидно, что попытка просмотреть все транзакции только для проверки одной из них является громоздким и ненужным занятием. Деревья Меркла значительно сужают объем данных, необходимых для проверки транзакций. Имея всего четыре хэшированных значения, можно легко определить, что нужно знать о конкретных транзакциях.

Доверие

Наконец, проверка целостности конкретной транзакции значительно упрощается с помощью хэш-дерева. Если вам нужно подтвердить значения из источников, которым вы не доверяете, просто восстановите соответствующую вам часть и сравните ее с корневым хэшем из надежного источника. Это неоценимо для ускорения процесса проверки.


А также недавнее привлекательное "100% доказательство маржи"

---

Хэш-значение активов учетной записи каждого пользователя может быть сохранено в конечном узле дерева Меркель в виде дерева Меркель. Каждый может провести аудит общей суммы пользовательских активов, хранящихся в листовом узле дерева Меркель, через стороннее учреждение, имеющее квалификацию аудита, чтобы проверить, включены ли его / ее средства в дерево активов Меркель.



Как Gate.io использует зашифрованный UID пользователя и баланс для построения Дерева Меркла?

---

Сначала экспортируйте зашифрованный идентификатор пользователя и соответствующий баланс пользователя из базы данных Gate.io. Каждая пара зашифрованных идентификаторов и пользовательских балансов будет хэшироваться отдельно, а затем объединяться для формирования базовых блоков данных. Для каждого блока данных используется одна и та же хэш-функция для генерации конечного узла Дерева Меркла. Полученные зашифрованные данные затем будут хэшированы вместе в парах для создания родительского узла конечного узла. Этот процесс продолжается до тех пор, пока не будут получены единственные хэш-данные, а именно корень Меркла. После успешного построения дерева Меркла конечный узел будет экспортирован в виде текстового файла, а затем выпущен аудитором вместе с корневым хэшем Меркла.

Когда общие активы платформы, проверенные в виде дерева Меркла, больше или равны 100%, это доказывает, что платформа сохранила средства пользователя нетронутыми, что означает, что платформа предоставляет 100% соответствующих активов в качестве маржи. Вы можете просмотреть более подробную информацию о 100% подтверждении маржи на Gate.io через страницу 100% деталей маржи Gate.io or или на стороннем официальном сайте Armanino.


Вывод

---

Изобретение Дерева Меркла и его последующее использование в технологии блокчейн является бесценным активом для мира технологий. С его помощью люди теперь могут легко и эффективно ускорить проверку транзакций на блокчейне, не требуя дополнительного места для загрузки всего блокчейна. Деревья Меркла также экономят время валидаторов, одновременно упрощая безопасность технологии блокчейн.



Автор: Gate.io, Обозреватели: M. Olatunji Переводчик: Николай Д.
Эта статья представляет собой только мнение аналитика и не представляет собой каких-либо инвестиционных советов.
Gate.io оставляет за собой все права на эту статью. Перепост статьи будет разрешен при условии ссылки на Gate.io. Во всех других случаях в связи с нарушением авторских прав будет возбужден судебный иск.