Hva er et Merkle-tre i Blockchain og hvordan fungerer det?

Viktige takeaways:

• De Merkle treet er en type binært hasj-tre som har 3 typer noder: bladnoder, ikke-bladnoder og rotnoder.
• Et Merkle-tre er nyttig for verifisering og vedlikehold av transaksjonsintegritet i enhver desentralisert hovedbok.
• Merkle-treet er sett i Bitcoin så vel som Ethereum.

Introduksjon

Cryptocurrencies er ikke lenger et ukjent emne, og det er heller ikke blockchain, teknologien bak deres opprinnelse. For enhver kryptoentusiast er forståelsen av blokkjedestrukturer og hvordan de fungerer det første trinnet for å realisere kryptos sanne natur.

Mens forståelse av ulike blokkjedestrukturer er der Merkle-trær kommer inn. Utviklet som et konsept tilbake i 1980 av Stanford Universitys Ralph Merkle, Merkle treet brukes ofte i peer-to-peer (P2P)-nettverk for å håndtere datakraft og minneplassbehov. Det vil ikke være en overdrivelse å si at Merkle-trær gjorde blokkjedeteknologi til en stor suksess. Så la oss dykke ned i betydningen bak Merkle-treet og hvordan det fungerer.

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

En oversikt over Merkle-treet

Enkelt sagt, et Merkle-tre representerer måten data er strukturert målrettet på. Den tillater rask og effektiv verifisering av en omfattende mengde informasjon på en blokkjede. Som nevnt tidligere, skapte Ralph Merkle det ubevisst som et konsept i et papir med tittelen "A Certified Digital Signature." Men ingen forventet at det skulle bli en viktig del av en desentralisert hovedbok i fremtiden.

Merkle-treet har forbedret kryptografiens verden siden starten. Men det ble viktig for kryptovalutaer etter at Bitcoins mystiske skaper brukte det i den grunnleggende koden til BTC. Etter det adopterte også Ethereum og andre kryptovalutaer Merkle-trær.

Når det gjelder Bitcoin-nettverket, er Merkle-trær en effektiv komponent som bruker hashes i stedet for den store informasjonsfilen for verifisering av data. Et Merkle-tre bruker unik beskrivende terminologi for å beskrive relasjonene mellom noder og deres nivåer.

Hver enkelt blokk i blokkjeden inneholder en rekke transaksjoner. Å lagre alle disse transaksjonene og finne hvilke bestemte transaksjoner som tilhører hvilken blokk kan være frustrerende kostbare oppgaver. I tillegg kan det påvirke effektiviteten til en blokkjede negativt. Men med Merkle-trær er alle transaksjoner effektivt ordnet, noe som resulterer i bruk av mindre data for verifisering og redusert CPU-behandling.

Forstå hvordan et Merkle-tre fungerer i en blokkjede

Her er et enkelt eksempel for å klargjøre dette konseptet: 

Se for deg en datablokk som den som er vist ovenfor som har 4 transaksjoner: L1, L2, L3 og L4. For å lagre disse transaksjonene kan vi implementere konseptet med et Merkle-tre ved å beregne hashen for hver transaksjon. Etter beregningen, mottar vi Hash L1, Hash L2, Hash L3 og Hash L4.

Disse hashene for hver transaksjon er lagret i en node, vanligvis kalt en bladnode, av Merkle-treet. Men arbeidet vårt fortsetter, da vi må danne ikke-bladnoder ved å pare bladnoder. Etter beregning får vi Hash 0 og Hash 1, som kalles overordnede noder eller ikke-bladnoder til hashen til L1, L2, L3 og L4.

Til slutt beregnes hashen til Hash 1 og Hash 2 ved å pare dem sammen, og vi når rotnoden, som er Merkle-roten. Gjennom dette eksemplet forstår vi at Merkle-trær fungerer ved å hashe underordnede noder gjentatte ganger inntil en enkelt hash forblir i strukturen.

På denne måten forteller Merkle-treet deg nøyaktig om en transaksjon har påvirket treet ved kun å sjekke roten til treet. Merkle-roten er lagret i blokkoverskriften, noe som gjør den manipulasjonssikker og forbedrer tillit og integritet i en desentralisert hovedbok. Det er viktig å merke seg at Merkle-trær bruker en enveis hash-funksjon og vil fortsette inntil denne hasingen skilte beviset for data fra dataene.

Nødvendigheten av Merkle-trær for blockchain

Nå som vi har diskutert hva et Merkle-tre er og hvordan det fungerer, er det eneste som gjenstår å forstå hvorfor det er viktig for blockchain. De mange fordelene med et Merkle-tre gjør det til en nødvendighet for blokkjedeteknologi og til og med kryptoplattformer. Noen av disse fordelene er:

Når det gjelder overføring, databehandling og kryssing av data, er forsinkelser ikke tillatt. Dette er grunnen til at mange blokkjeder bruker et Merkle-tre for å holde nettverket fritt for enhver form for forsinkelser mens de overfører data. Ved å redusere mengden minne som kreves for å bevise integriteten og gyldigheten til data, blir Merkle-trær en viktig del av blockchain.

I Bitcoin blockchain, som er en distribuert P2P, kan det være inkonsekvenser eller til og med tukling av data fordi de samme dataene finnes på hver datamaskin som er koblet til P2P-nettverket. I dette tilfellet gjør Merkle-treet det enkelt for gruvearbeidere å identifisere enhver form for inkonsekvens eller tukling med transaksjoner.

Uten bruk av dette konseptet, vil alle data måtte overføres over hele nettverket, noe som resulterer i nettverksbremsing, redusert effektivitet og unødvendige utgifter. Et slikt scenario kan unngås ved hjelp av Merkle-trær, som tillater rask dataverifisering med praktisk beregningskraft og båndbredde.

Avsluttende tanker

Merkle-trær høres ut som et komplisert konsept, men de er en avgjørende komponent i blokkjedeteknologi og kryptovalutaer. Uten eksistensen av dette konseptet ville det ikke vært noe tillitsløst system brukt i Bitcoin, Ethereum og gruvedrift.

Spørsmål og svar:

Q1. Hva ble Merkle-trærne designet for å oppnå?
Merkle-treet ble designet som en prosess for å verifisere data for å la datamaskiner fungere raskere.
Q2. Hva er forbindelsen mellom Merkle-treet og Ethereum?
Merkle-treet er en type blokkjedestruktur som ligger bak ikke bare Ethereum, men også Bitcoin og prosessen med kryptogruvedrift. Imidlertid bruker Ethereum en modifisert versjon av Merkle-treet, vanligvis kjent som Merkle Patricia-treet.
Q3. Hvordan implementere Merkle-treet
For å implementere Merkle-trær, må man starte med binære trær, der hver ikke-bladnode er hashen til to underordnede noder. Disse bladene kan enten inneholde dataene eller hash av dataene.
Q4. Hva er noen fordeler med Merkle-treet?
Ved å være en lett struktur som øker skalerbarheten i blokkjeden, kan Merkle-treet kvitte seg med unødvendige data og dermed forbedre effektiviteten. Både gruvearbeidere og brukere kan dra nytte av Merkle-treet, da det verifiserer individuelle deler av blokker, sjekker transaksjoner ved hjelp av hashes, og også beregner hashes mens de mottar transaksjoner.