Blockchain a kryptomeny sú rozsiahlym a zložitým prostredím. Do tohto stroja vstupuje veľa ozubených kolies, vrátane niečoho známeho ako strom Merkle. Stromy Merkle hrajú kľúčovú úlohu vo funkčnosti blockchainu, ale čo presne robí? Ako funguje strom Merkle a prečo je taký dôležitý v technológii blockchain?
Ako funguje blockchain?
Predtým, ako sa dostaneme do dynamiky stromu Merkle, je dôležité pochopiť ako fungujú blockchainy.
Zjednodušene povedané, blockchain je virtuálny reťazec blokov, z ktorých každý obsahuje svoj vlastný súbor údajov. Každý blok používa kryptografiu, konkrétne hashovanie, na zabezpečenie údajov a ich udržanie mimo dosahu škodlivých aktérov.
Blockchainy sa najčastejšie používajú v kryptomenovom priemysle, kde každá transakcia uskutočnená s daným aktívom je zaznamenaná na jeho natívnom blockchaine. Okrem toho sa každá transakcia zaznamenáva chronologicky a je viditeľná pre celý blockchain (zobraziteľné pomocou nástroje ako blockchain prieskumník).
Transakcie na blockchaine nie je možné zmeniť ani odstrániť. Namiesto toho pomocou a
proces nazývaný hashovanieúdaje sú zakódované pomocou matematických algoritmov. Tieto algoritmy dokážu previesť ľubovoľnú dĺžku znakov na pevnú kódovanú dĺžku.Pri zaznamenávaní transakcií na blockchaine zohrávajú stromy Merkle kľúčovú úlohu. Ako však strom Merkle funguje?
Čo je to strom Merkle?
Názov "strom Merkle" má dva pôvody. „Merkle“ označuje Ralpha Merkla, amerického počítačového vedca a matematika, ktorý masívne prispel ku kryptografii s verejným kľúčom. Merkle pôvodne navrhol binárne hash stromy v roku 1987 v článku s názvom „Digitálny podpis založený na Konvenčná šifrovacia funkcia." Merkle tiež vynašiel kryptografické hashovanie, ktoré sa používa v Merkle strom.
Druhá časť "Merkle tree" vychádza z jeho štruktúry. Merkle strom (alebo binárny hash strom) je dátová štruktúra, ktorá vyzerá trochu ako strom. Stromy Merkle obsahujú „vetvy“ a „listy“, pričom každý „list“ alebo „vetva“ obsahuje hash dátového bloku.
Stručne povedané, strom Merkle zefektívňuje proces ukladania transakčných hashov na blockchaine. Zoskupuje všetky transakcie v rámci jedného bloku a efektívne ich kóduje pre bezpečnejšie a rýchlejšie ukladanie vo forme jedného hashu. Pomocou Merkleho stromu je možné rýchlo posúdiť platnosť údajov pomocou jedného konečného hashu. To zjednodušuje proces ukladania údajov, ale tiež zachováva integritu zabezpečenia.
Stromy Merkle tiež nevyžadujú veľa výpočtových zdrojov. V skutočnosti zmenšujú úložný priestor potrebný pre dáta kompilovaním viacerých transakčných hash do jedného. Využívanie zdrojov je už dávno predmetom sporu v kryptopriemysle, pretože blockchainové siete môžu byť obrovským odčerpávaním úložného priestoru a energie. Takže používanie stromov Merkle pomáha pri zmierňovaní tohto problému. Ukladanie údajov v reťazci môže byť tiež drahé, takže používanie stromov Merkle na zníženie množstva údajov môže pomôcť blockchainovým platformám ušetriť peniaze.
Proces Merkle tree navyše netrvá príliš dlho, čo je dobrá správa ohľadom efektivity. Koniec koncov, veľa blockchainov bolo navrhnutých pre ich dlhé doby transakcií (vrátane Bitcoinu), takže každý proces, ktorý môže pomôcť s týmto problémom, je výhodou.
Stromy Merkle sa používajú v mnohých oblastiach výpočtovej techniky (najmä kryptografia a šifrovanie), ale sú často známe svojou prítomnosťou v blockchainoch kryptomien. Bitcoin, Ethereum, Dogecoin a všetky ostatné kryptomeny využívajú strom Merkle, takže je to nepochybne dôležitý prvok.
Ako to teda funguje?
Ako funguje strom Merkle?
Nižšie je uvedený diagram, ako funguje strom Merkle. Všimnite si, že v skutočnosti by bolo oveľa viac transakcií a hashov na strom, ale tento obrázok zjednodušuje proces, takže môžete získať predstavu o príslušných krokoch.
Pri pohľade na tento diagram Merkleho stromu veci vyzerajú trochu komplikovane. Ale proces hashovania stromu Merkle je celkom jednoduchý, keď sa rozdelí.
Existuje niekoľko krokov, ktoré vstupujú do procesu Merkleho stromu. Haše v spodnej časti stromu Merkle sú známe ako listy, zatiaľ čo haše v strede stromu sú známe ako vetvy. Vetvy sa tiež niekedy označujú ako nelistové uzly. Úplne dole na diagrame máte dátové bloky (alebo transakcie), z ktorých sa získa hash.
Počiatočné transakcie z každého uzla sú hashované v pároch, pričom ako výsledok zostáva jeden hash. Potom sa pár po páre opakovane hašuje do jedného, kým sa neobjaví jediný hash, kde sa proces skončí. Ak sa v rámci bloku vyskytne nepárny počet transakcií, jedna transakcia sa duplikuje, aby sa dala spárovať s originálom na hashovanie.
Hoci sa konečný hash zobrazuje v hornej časti vyššie uvedeného diagramu, je známy ako „koreň“ stromu (koreňový hash). Koreň je v podstate kulminačným hashom všetkých jednotlivých hashov transakcií uložených v rámci bloku. Na blok je potrebný jeden strom Merkle, čo znamená, že každý blok má jedno dátové pole Merkle Root.
Ak ste sa niekedy zaoberali blockchainmi do hĺbky, možno ste už počuli o Merkle Root alebo Merkle Hash. V rámci bloku existuje niečo známe ako hashMerkleRoot. Tieto údaje (konečný hash na konci stromu) sa uchovávajú v hlavičke bloku daného bloku. A blockchain blok obsahuje aj ďalšie dáta, ako je časová pečiatka, číslo verzie diela a „nonce“ (číslo použité iba raz).
Môžu blockchainy fungovať bez Merkle Trees?
Aj keď stromy Merkle nie sú absolútne nevyhnutné na existenciu blockchainu, zohrávajú neuveriteľne dôležitú úlohu pri zabezpečení údajov.
Bez stromov Merkle vyžadujú blockchainy kryptomien viac zdrojov a času na vykonávanie kľúčových procesov. Po prvé, každý uzol v sieti by si musel ponechať svoju vlastnú kópiu každej transakcie vykonanej na blockchaine. Na väčších blockchainoch môžu prebehnúť státisíce transakcií v priestore len jednej deň, takže pridanie takého objemu dát do kópie každého uzla by nepochybne spotrebovalo veľa zdrojov.
A čo viac, stromy Merkle hrajú veľkú úlohu pri overovaní údajov. Prostredníctvom jediného koreňového hashu na konci stromu môžu validátori a baníci overiť, či blok ako celok je platný na pridanie do blockchainu. Schopnosť overiť údaje bez preosievania každej jednej transakcie je výhodou, čo šetrí čas a úložný priestor.
Stromy Merkle sú kľúčom k funkčnosti blockchainu
Nedá sa poprieť, že stromy Merkle ponúkajú bezpečnosť a efektivitu blockchainov bez toho, aby zaberali veľa miesta. Tento šikovný kryptografický proces umožňuje blockchainom bezproblémovú prevádzku bez potreby nadmerného využívania zdrojov. Merkle stromy nie sú nevyhnutné, ale sú veľmi prospešné, pokiaľ ide o čas, úložný priestor a autentifikáciu údajov.
