Ano ang Merkle Tree Sa Blockchain At Paano Ito Gumagana?

Mga pangunahing takeaways:

• Ang Puno ng merkle ay isang uri ng binary hash tree na may 3 uri ng node: leaf node, non-leaf nodes, at root node.
• Ang isang Merkle tree ay kapaki-pakinabang para sa pag-verify at pagpapanatili ng integridad ng transaksyon sa anumang desentralisadong ledger.
• Ang Merkle tree ay makikita sa Bitcoin pati na rin sa Ethereum.

pagpapakilala

Cryptocurrency ay hindi na isang hindi kilalang paksa, at hindi na rin blockchain, ang teknolohiya sa likod ng kanilang pinagmulan. Para sa sinumang mahilig sa crypto, ang pag-unawa sa mga istruktura ng blockchain at kung paano gumagana ang mga ito ay ang unang hakbang para matanto ang tunay na katangian ng cryptos.

Habang ang pag-unawa sa iba't ibang mga istruktura ng blockchain ay kung saan pumapasok ang mga puno ng Merkle. Binuo bilang isang konsepto noong 1980 ni Ralph Merkle ng Stanford University, ang Puno ng merkle ay karaniwang ginagamit sa mga network ng peer-to-peer (P2P) upang harapin ang kapangyarihan sa pag-compute at mga kinakailangan sa espasyo ng memorya. Hindi isang pagmamalabis na sabihin na ang mga puno ng Merkle ay ginawang malaking tagumpay ang teknolohiya ng blockchain. Kaya't sumisid tayo sa kahulugan sa likod ng puno ng Merkle at kung paano ito gumagana.

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

Isang pangkalahatang-ideya ng puno ng Merkle

Sa madaling salita, kinakatawan ng isang Merkle tree ang paraan ng pagkakaayos ng data nang may layunin. Pinapayagan nito ang mabilis at mahusay na pag-verify ng malawak na dami ng impormasyon sa isang blockchain. Gaya ng nabanggit kanina, hindi sinasadyang nilikha ito ni Ralph Merkle bilang isang konsepto sa isang papel na pinamagatang "A Certified Digital Signature." Ngunit walang sinuman ang inaasahan na ito ay magiging isang pangunahing bahagi ng isang desentralisadong ledger sa hinaharap.

Ang Merkle tree ay nagpabuti sa mundo ng cryptography mula noong ito ay nagsimula. Ngunit naging mahalaga ito para sa mga cryptocurrencies matapos itong gamitin ng misteryosong tagalikha ng Bitcoin sa foundational code ng BTC. Pagkatapos nito, pinagtibay din ng Ethereum at iba pang mga cryptocurrencies ang mga puno ng Merkle.

Sa kaso ng network ng Bitcoin, ang mga Merkle tree ay isang mahusay na bahagi na gumagamit ng mga hash sa halip na ang malalaking sukat na file ng impormasyon para sa pag-verify ng data. Ang isang Merkle tree ay gumagamit ng natatanging mapaglarawang terminolohiya upang ilarawan ang mga ugnayan sa pagitan ng mga node at kanilang mga antas.

Ang bawat bloke sa loob ng blockchain ay naglalaman ng ilang mga transaksyon. Ang pag-iimbak ng lahat ng mga transaksyong iyon at paghahanap kung aling mga partikular na transaksyon ang nabibilang sa kung aling bloke ay maaaring nakakadismaya na mamahaling gawain. Bilang karagdagan, maaari itong negatibong makaapekto sa kahusayan ng isang blockchain. Gayunpaman, sa mga Merkle tree, ang lahat ng mga transaksyon ay mahusay na nakaayos, na nagreresulta sa paggamit ng mas kaunting data para sa pag-verify at pinababang pagproseso ng CPU.

Pag-unawa kung paano gumagana ang isang Merkle tree sa isang blockchain

Narito ang isang simpleng halimbawa upang linawin ang konseptong ito: 

Isipin ang isang data block tulad ng ipinapakita sa itaas na mayroong 4 na transaksyon: L1, L2, L3, at L4. Upang iimbak ang mga transaksyong ito, maaari naming ipatupad ang konsepto ng isang Merkle tree sa pamamagitan ng pag-compute ng hash ng bawat transaksyon. Pagkatapos pagtutuos, natatanggap namin ang Hash L1, Hash L2, Hash L3, at Hash L4.

Ang mga hash na ito ng bawat transaksyon ay iniimbak sa isang node, karaniwang tinatawag na leaf node, ng Merkle tree. Ngunit ang aming trabaho ay nagpapatuloy, dahil dapat kaming bumuo ng mga non-leaf node sa pamamagitan ng pagpapares ng mga leaf node. Pagkatapos ng pagkalkula, makukuha namin ang Hash 0 at Hash 1, na tinatawag na mga parent node o non-leaf node ng mga hash ng L1, L2, L3, at L4.

Sa wakas, ang hash ng Hash 1 at Hash 2 ay kinukuwenta sa pamamagitan ng pagpapares ng mga ito nang magkasama, at maabot namin ang root node, na siyang Merkle root. Sa pamamagitan ng halimbawang ito, nauunawaan namin na ang mga puno ng Merkle ay gumagana sa pamamagitan ng pag-hash ng mga child node nang paulit-ulit hanggang sa mananatili ang isang solong hash sa loob ng istraktura.

Sa ganitong paraan, eksaktong sasabihin sa iyo ng Merkle tree kung naimpluwensyahan ng isang transaksyon ang puno sa pamamagitan ng pagsuri lamang sa ugat ng puno. Ang ugat ng Merkle ay naka-imbak sa block header, ginagawa itong tamper-proof at nagpapahusay ng tiwala at integridad sa loob ng isang desentralisadong ledger. Mahalagang tandaan na ang mga Merkle tree ay gumagamit ng one-way na hash function at magpapatuloy hanggang sa paghiwalayin ng hashing na ito ang patunay ng data mula sa data.

Ang pangangailangan ng mga puno ng Merkle para sa blockchain

Ngayong napag-usapan na natin kung ano ang isang Merkle tree at kung paano ito gumagana, ang tanging magagawa na lang ay maunawaan kung bakit ito mahalaga para sa blockchain. Ang maraming mga pakinabang ng isang puno ng Merkle ay ginagawa itong isang pangangailangan para sa teknolohiya ng blockchain at maging sa mga platform ng crypto. Ilan sa mga benepisyong ito ay:

Pagdating sa paglilipat, pag-compute, at pagtawid ng data, hindi pinapayagan ang mga pagkaantala. Ito ang dahilan kung bakit maraming blockchain ang gumagamit ng isang Merkle tree upang panatilihing libre ang network sa anumang uri ng mga pagkaantala habang naglilipat ng data. Sa pamamagitan ng pagbabawas ng dami ng memorya na kinakailangan upang patunayan ang integridad at bisa ng data, ang mga puno ng Merkle ay naging isang mahalagang bahagi ng blockchain.

Sa Bitcoin blockchain, na isang distributed P2P, maaaring magkaroon ng hindi pagkakapare-pareho o kahit na pakikialam ng data dahil ang parehong data ay umiiral sa bawat computer na konektado sa P2P network. Sa kasong ito, ginagawang madali ng Merkle tree para sa mga minero na matukoy ang anumang uri ng hindi pagkakapare-pareho o pakikialam sa mga transaksyon.

Kung walang paggamit ng konseptong ito, ang lahat ng data ay kailangang ilipat sa buong network, na magreresulta sa paghina ng network, pagbawas ng kahusayan, at mga hindi kinakailangang gastos. Ang ganitong senaryo ay maiiwasan sa tulong ng mga Merkle tree, na nagbibigay-daan sa mabilis na pag-verify ng data na may praktikal na computational power at bandwidth.

Final saloobin

Ang mga puno ng Merkle ay mukhang isang kumplikadong konsepto, ngunit ang mga ito ay isang mahalagang bahagi ng teknolohiya ng blockchain at mga cryptocurrencies. Kung wala ang konseptong ito, walang mapagkakatiwalaang sistema na gagamitin sa Bitcoin, Ethereum, at pagmimina.

Mga Madalas Itanong:

Q1. Ang mga puno ng Merkle ay idinisenyo upang makamit ang ano?
Ang Merkle tree ay idinisenyo bilang isang proseso para sa pag-verify ng data upang payagan ang mga computer na gumana nang mas mabilis.
Q2. Ano ang koneksyon sa pagitan ng Merkle tree at Ethereum?
Ang Merkle tree ay isang uri ng blockchain structure na nasa likod hindi lamang ng Ethereum kundi pati na rin ang Bitcoin at ang proseso ng crypto mining. Gayunpaman, gumagamit ang Ethereum ng binagong bersyon ng Merkle tree, na karaniwang kilala bilang Merkle Patricia tree.
Q3. Paano ipatupad ang puno ng Merkle
Upang ipatupad ang mga puno ng Merkle, kailangang magsimula sa mga binary tree, kung saan ang bawat node na hindi dahon ay hash ng dalawang child node. Ang mga dahon na ito ay maaaring maglaman ng data o ng hash ng data.
Q4. Ano ang ilang mga benepisyo ng puno ng Merkle?
Bilang isang magaan na istraktura na nagpapataas ng scalability sa loob ng blockchain, ang Merkle tree ay maaaring mag-alis ng hindi kinakailangang data at sa gayon ay mapabuti ang kahusayan. Parehong maaaring makinabang ang mga minero at user mula sa Merkle tree, dahil bini-verify nito ang mga indibidwal na bahagi ng mga block, sinusuri ang mga transaksyon gamit ang mga hash, at kinakalkula din ang mga hash habang tumatanggap sila ng mga transaksyon.