Merkle 樹（哈希樹）及其與加密貨幣的關係
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Merkle 樹（哈希樹）及其與加密貨幣的關係
眾多的技術、行業，都在加密貨幣的世界建設中逐漸崛起。
由於無數的技術、意識形態或行業，密碼學、計算機科學、貨幣政策甚至心理學和哲學的結合都可以在比特幣和其他加密貨幣的核心中的某些背景下找到，憑藉著加密貨幣的世界崛起逐漸建立。
當談到加密貨幣及其固有的區塊鏈技術中使用的技術、意識形態或技術時，默克爾樹自加密貨幣誕生以來一直扮演著主導角色之一。究竟默克爾樹是什麼，如何連接到加密貨幣以及為什麼使用？這些是以下段落將回答的一些問題。
什麼是默克爾樹？
默克爾樹（哈希樹）是一種典型的二叉樹結構，由一個根節點、一組中間節點和一組子節點組成。默克爾樹最早由 Merkle Ralf 在 1980 年提出，曾廣泛用於分布式文件系統和P2P系統中。
在加密貨幣世界中，這種結構用於更高效、更安全地加密區塊鏈數據，但我們將在後面進行更詳細的探討。
默克爾樹是一種大數據進行快速及安全的內容驗證方式。 它還有助於驗證數據和內容的一致性。 默克爾樹是一種數學數據結構，由各種哈希值組成。 這些散列總結了所有交易，這要歸功於默克爾樹經常用於密碼學。
默克爾樹包含三種類型的節點。 這些如下：
・根節點：這直接存儲在標頭中，也稱為默克爾根。
・葉節點：由交易數據的哈希值組成。 每個交易都對其數據進行哈希處理，從而創建交易 ID，然後將其存儲在葉節點中。
・非葉節點：最後，默克爾樹還有一個非葉節點，它包含哈希值。 被稱為中間節點，它們本質上是在進程到達樹根之前使用的哈希值。
Merkle Tree 的本質是它允許在不使用太多數據的情況下驗證交易。這有助於降低 CPI 處理，同時保持增強的安全性，這兩者都是必要的。
Merkle Tree 將所有交易成對分組，因此每一對都有一個計算哈希值，該哈希值直接存儲在給定對上方的父節點中。這適用於它們上方的節點以及它們上方的節點等等，直到達到 Merkle 根。
進一步地，默克爾樹可以推廣到多叉樹的情形，此時非葉子節點的內容爲它所有的孩子節點的內容的哈希值。
默克爾樹逐層記錄哈希值的特點，讓它具有了一些獨特的性質。例如，底層數據的任何變動，都會傳遞到其父節點，一層層沿着路徑一直到樹根。這意味樹根的值實際上代表了對底層所有數據的“數字摘要”。
默克爾樹建立了一個邏輯縝密、環環相扣的數據結構，每一個子節點的數據都直接影響根數據的變化，確保了在數據計算過程中不會出現任何錯漏和誤差。
舉一個簡單的例子， 在下圖中，我們有 4 個不同的交易，標記為 A、B、C、D。每個交易首先被哈希，以哈希 A、哈希 B 等的形式保留。因此創建四個哈希並與葉節點配對 ，導致創建非葉節點。 在這種情況下，這些是散列 AB 和散列 CD，它們是散列 AB 的子散列 A 和散列 B 以及散列 CD 的散列 C 和散列 D 的結果。
這兩個新哈希是原始四筆交易的父哈希，然後再次進行哈希。 這導致他們到達哈希 ABCD 和默克爾樹的根。 然後默克爾根負責一開始交易持有的數據摘要。 此訊息存儲在塊頭中。
默克爾樹的好處：
默克爾樹作為一種結構提供了幾個好處，這些優點也被用於加密貨幣和區塊鏈技術。
其優點如下：
- 無延遲：使用默克爾樹時，可以在沒有任何延遲的情況下通過網絡傳輸數據。 如果不使用默克爾樹，這是不可能的，因為所有數據都需要在整個網絡中傳輸以進行驗證，從而造成延遲。
- 高效的驗證過程：由於數據的結構，驗證過程中需要使用的內存非常少。 這意味著幾乎可以立即驗證交易的有效性和完整性。
- 磁盤空間小：與上述好處相輔相成的還有默克爾樹佔用的磁盤空間大小，與其他數據結構相比要小得多。 這導致以可行的帶寬和計算能力驗證交易。
- 篡改檢測：每筆交易都存儲在默克爾樹中。 這意味著任何改變交易的嘗試都會導致到達默克爾根並包含塊頭中的信息。 因此，很容易將當前數據與篡改版本進行比較，並快速檢測出任何詐欺企圖。
默克爾樹和加密貨幣
雖然沒有多少非技術人員關注加密貨幣社區中的默克爾樹，但加密貨幣的cyberpunk或技術先進的支持者知道默克爾樹在這個領域的價值。 默克爾樹對於區塊鏈技術至關重要，因為它們有助於快速輕鬆地進行驗證。 事實上，使用任何其他技術或結構都不可能進行這種類型的驗證。
默克爾樹為開發人員提供了處理龐大數據集的能力，他們可以去除所有不必要的數據來有效地壓縮它們，只是為了稍後將其轉換為哈希。 在加密貨幣世界中，這樣做的好處可以體現出來，例如，通過燃料效率、有效的可擴展性、基本支付認證、交易驗證或輕量級結構。
加密貨幣中的默克爾樹 — 比特幣和以太坊
通過簡要了解默克爾樹是什麼或它們如何在加密貨幣領域中使用，現在讓我們深入了解其用例的更具體範例。
比特幣
比特幣在許多情況下都使用默克爾樹。 最明顯的一個是在比特幣區塊頭中使用它，因為區塊中可用的每筆交易的哈希值都放在其中。
這還不是全部。 默克爾樹結構也用於挖礦或驗證。 對於礦工來說，默克爾根對於提高所有流程的效率至關重要。 由於這種結構及其固有特性，一旦區塊頭被製成默克爾樹，礦工就會檢查區塊頭。 因此，檢查默克爾根意味著一種更有效的方法，然後檢查整個默克爾塊本身。
這種結構也用於驗證，在節點從相對較弱的設備運行的情況下。 如果設備資源有限，它不會下載每個哈希和塊，而是使用默克爾證明，其中包含默克爾塊中存在交易的確認。 這樣就減少了散列的數量，並允許在不需要那麼多能源的情況下進行驗證。
以太坊
第二大加密貨幣以太坊基於帕特里夏樹，這是默克爾樹的修改版本。這意味著該區塊鏈中的每個區塊都不是由一個而是三個 默克爾樹組成，每個根都有自己的目的。
第一是交易根，第二第二交易的狀態。最後根是整個交易的收據。因此，任何人都可以查看 默克爾根，查看是否在特定塊中找到交易，是否已經批准和發送以及交易餘額是多少，這要歸功於默克爾樹。
結論
默克爾樹建立了一個邏輯縝密、環環相扣的數據結構，每一個子節點的數據都直接影響根數據的變化，確保了在數據計算過程中不會出現任何錯漏和誤差。
一旦發明了加密貨幣，默克爾樹結構在密碼學運動中變得越來越重要。 第一個，比特幣，在許多方面使用默克爾樹，由於它為基礎項目提供的好處，這種類型的結構也傳播到其他加密貨幣。
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