Kaj je Merklovo drevo v verigi blokov in kako deluje?

Ključni prevzemi:

• O Merkle drevo je vrsta binarnega zgoščenega drevesa, ki ima 3 vrste vozlišč: listna vozlišča, nelistna vozlišča in korenska vozlišča.
• Merklovo drevo je uporabno za preverjanje in vzdrževanje celovitosti transakcij v kateri koli decentralizirani knjigi.
• Drevo Merkle je vidno v Bitcoinu in Ethereumu.

Predstavitev

Cryptocurrencies niso več neznan subjekt in tudi ne blockchain, tehnologija za njihov izvor. Za vsakega kripto navdušenca je razumevanje struktur verige blokov in njihovega delovanja prvi korak k spoznanju prave narave kriptovalut.

Medtem ko je razumevanje različnih struktur verige blokov ključ do Merklovih dreves. Koncept, ki ga je leta 1980 razvil Ralph Merkle z univerze Stanford, Merkle drevo se običajno uporablja v omrežjih enakovrednih (P2P) za obravnavo zahtev glede računalniške moči in pomnilniškega prostora. Ne bi bilo pretirano reči, da so drevesa Merkle poskrbela za velik uspeh tehnologije blockchain. Poglobimo se torej v pomen drevesa Merkle in kako deluje.

https://www.youtube.com/watch?v=YIc6MNfv5iQ

Pregled drevesa Merkle

Preprosto povedano, Merklovo drevo predstavlja način, kako so podatki namensko strukturirani. Omogoča hitro in učinkovito preverjanje obsežne količine informacij v verigi blokov. Kot smo že omenili, ga je Ralph Merkle nevede ustvaril kot koncept v dokumentu z naslovom "Certificirani digitalni podpis". Toda nihče ni pričakoval, da bo v prihodnosti postal glavni sestavni del decentralizirane knjige.

Merklovo drevo je od svojega začetka izboljšalo svet kriptografije. Toda postal je bistvenega pomena za kriptovalute, potem ko ga je skrivnostni ustvarjalec Bitcoina uporabil v temeljni kodi BTC. Po tem so tudi Ethereum in druge kriptovalute prevzele drevesa Merkle.

V primeru omrežja Bitcoin so drevesa Merkle učinkovita komponenta, ki za preverjanje podatkov uporablja zgoščene vrednosti namesto velike podatkovne datoteke. Merklovo drevo uporablja edinstveno opisno terminologijo za opis odnosov med vozlišči in njihovimi nivoji.

Vsak posamezen blok v verigi blokov vsebuje več transakcij. Shranjevanje vseh teh transakcij in iskanje posameznih transakcij, ki pripadajo kateremu bloku, sta lahko frustrirajoče dragi nalogi. Poleg tega lahko negativno vpliva na učinkovitost verige blokov. Vendar pa so z drevesi Merkle vse transakcije učinkovito urejene, kar povzroči uporabo manj podatkov za preverjanje in zmanjšano obdelavo CPE.

Razumevanje delovanja Merklovega drevesa v verigi blokov

Tukaj je preprost primer za pojasnitev tega pojma: 

Predstavljajte si podatkovni blok, kot je prikazan zgoraj, ki ima 4 transakcije: L1, L2, L3 in L4. Za shranjevanje teh transakcij lahko implementiramo koncept Merkleovega drevesa z izračunavanjem zgoščene vrednosti vsake transakcije. Po računanje, prejmemo Hash L1, Hash L2, Hash L3 in Hash L4.

Te zgoščene vrednosti vsake transakcije so shranjene v vozlišču, ki se običajno imenuje listno vozlišče Merklovega drevesa. Toda naše delo se nadaljuje, saj moramo oblikovati nelistna vozlišča s seznanjanjem listnih vozlišč. Po izračunu dobimo Hash 0 in Hash 1, ki se imenujeta nadrejena vozlišča ali nelistna vozlišča zgoščenih vrednosti L1, L2, L3 in L4.

Končno se zgoščenost razpršitve 1 in razpršitve 2 izračuna tako, da ju združimo, in dosežemo korensko vozlišče, ki je Merklov koren. S tem primerom razumemo, da drevesa Merkle delujejo tako, da večkrat zgoščijo podrejena vozlišča, dokler v strukturi ne ostane ena zgoščena vrednost.

Na ta način vam Merklovo drevo natančno pove, ali je transakcija vplivala na drevo, tako da preveri samo koren drevesa. Koren Merkle je shranjen v glavi bloka, zaradi česar je zaščiten pred posegi in povečuje zaupanje in integriteto v decentralizirani knjigi. Pomembno je omeniti, da drevesa Merkle uporabljajo enosmerno funkcijo zgoščevanja in bi se nadaljevala, dokler to zgoščevanje ne loči dokazila podatkov od podatkov.

Potreba po Merklovih drevesih za blockchain

Zdaj, ko smo razpravljali o tem, kaj je Merklovo drevo in kako deluje, je preostalo le še razumeti, zakaj je pomembno za verigo blokov. Zaradi številnih prednosti drevesa Merkle je to nujno za tehnologijo veriženja blokov in celo kripto platforme. Nekatere od teh prednosti so:

Ko gre za prenos, računanje in premeščanje podatkov, zamude niso dovoljene. Zato mnogi blockchain uporabljajo drevo Merkle, da ohranijo omrežje brez kakršnih koli zamud pri prenosu podatkov. Z zmanjšanjem količine pomnilnika, potrebnega za dokazovanje celovitosti in veljavnosti podatkov, postanejo drevesa Merkle bistveni del verige blokov.

V verigi blokov Bitcoin, ki je porazdeljeni P2P, lahko pride do nedoslednosti ali celo poseganja v podatke, ker isti podatki obstajajo na vsakem računalniku, povezanem v omrežje P2P. V tem primeru Merklovo drevo rudarjem olajša prepoznavanje kakršnih koli nedoslednosti ali poseganja v transakcije.

Brez uporabe tega koncepta bo treba vse podatke prenesti po vsem omrežju, kar bo povzročilo upočasnitev omrežja, zmanjšano učinkovitost in nepotrebne stroške. Takemu scenariju se je mogoče izogniti s pomočjo dreves Merkle, ki omogočajo hitro preverjanje podatkov s praktično računsko močjo in pasovno širino.

Končne misli

Drevesa Merkle zvenijo kot zapleten koncept, vendar so ključna sestavina tehnologije veriženja blokov in kriptovalut. Brez obstoja tega koncepta ne bi bilo nezaupljivega sistema, ki se uporablja v Bitcoinu, Ethereumu in rudarjenju.

Pogosta vprašanja:

Q1. Za kaj so bila zasnovana drevesa Merkle?
Merklovo drevo je bilo zasnovano kot postopek za preverjanje podatkov, ki omogoča hitrejše delovanje računalnikov.
Q2. Kakšna je povezava med Merklovim drevesom in Ethereumom?
Merklovo drevo je vrsta strukture verige blokov, ki ne stoji le za Ethereumom, ampak tudi za Bitcoinom in procesom kripto rudarjenja. Vendar pa Ethereum uporablja spremenjeno različico drevesa Merkle, splošno znanega kot drevo Merkle Patricia.
Q3. Kako implementirati Merklovo drevo
Za implementacijo Merklovih dreves je treba začeti z binarnimi drevesi, v katerih je vsako nelistno vozlišče zgoščena vrednost dveh podrejenih vozlišč. Ti listi lahko vsebujejo podatke ali zgoščevanje podatkov.
Q4. Kakšne so prednosti drevesa Merkle?
Ker je drevo Merkle lahka struktura, ki povečuje razširljivost znotraj verige blokov, se lahko znebi nepotrebnih podatkov in tako izboljša učinkovitost. Tako rudarji kot uporabniki imajo lahko koristi od drevesa Merkle, saj preverja posamezne dele blokov, preverja transakcije z uporabo zgoščenih vrednosti in tudi izračuna zgoščene vrednosti, medtem ko prejemajo transakcije.