Kas ir Merkles koks blokķēdē un kā tas darbojas?

Galvenie izņemšanas gadījumi:

• Jūsu darbs IR Klientu apkalpošana Merkles koks ir bināra jaucējkoka veids, kuram ir 3 veidu mezgli: lapu mezgli, ne-lapu mezgli un sakņu mezgli.
• Merkles koks ir noderīgs, lai pārbaudītu un uzturētu darījumu integritāti jebkurā decentralizētā virsgrāmatā.
• Merkles koks ir redzams Bitcoin, kā arī Ethereum.

Ievads

Kriptokultūras vairs nav nezināma tēma, un tā arī nav blockchain, tehnoloģija, kas ir to izcelsmes pamatā. Ikvienam kriptovalūtu entuziastam blokķēdes struktūru un to darbības izpratne ir pirmais solis, lai izprastu kriptovalūtu patieso būtību.

Lai gan Merkles koki tiek izmantoti dažādu blokķēžu struktūru izpratnē. Kā koncepciju to 1980. gadā izstrādāja Stenfordas universitātes Ralfs Merkls. Merkles koks parasti izmanto vienādranga (P2P) tīklos, lai risinātu skaitļošanas jaudas un atmiņas vietas prasības. Nebūtu pārspīlēts teikt, ka Merkles koki ļāva blokķēdes tehnoloģijai gūt milzīgus panākumus. Tātad, iedziļināsimies Merkles koka nozīmē un tā darbībā.

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

Merkles koka pārskats

Vienkārši sakot, Merkles koks atspoguļo veidu, kā dati tiek mērķtiecīgi strukturēti. Tas ļauj ātri un efektīvi pārbaudīt plašu informācijas apjomu blokķēdē. Kā minēts iepriekš, Ralfs Merkle to neapzināti izveidoja kā koncepciju rakstā ar nosaukumu “Sertificēts digitālais paraksts”. Taču neviens negaidīja, ka nākotnē tā kļūs par galveno decentralizētās virsgrāmatas sastāvdaļu.

Merkles koks ir uzlabojis kriptogrāfijas pasauli kopš tā pirmsākumiem. Bet tas kļuva ļoti svarīgi kriptovalūtām pēc tam, kad Bitcoin noslēpumainais radītājs to izmantoja BTC pamatkodā. Pēc tam Ethereum un citas kriptovalūtas arī pieņēma Merkles kokus.

Bitcoin tīkla gadījumā Merkle koki ir efektīvs komponents, kas datu pārbaudei izmanto jaucējus, nevis liela izmēra informācijas failu. Merkles koks izmanto unikālu aprakstošu terminoloģiju, lai aprakstītu attiecības starp mezgliem un to līmeņiem.

Katrs blokķēdes bloks satur vairākus darījumus. Visu šo darījumu glabāšana un noteiktu darījumu atrašana, kuram blokam pieder, var būt satraucoši dārgi uzdevumi. Turklāt tas var negatīvi ietekmēt blokķēdes efektivitāti. Tomēr ar Merkle kokiem visas transakcijas tiek sakārtotas efektīvi, kā rezultātā verifikācijai tiek izmantots mazāk datu un samazināta CPU apstrāde.

Izpratne par Merkles koka darbību blokķēdē

Šeit ir vienkāršs piemērs, lai precizētu šo jēdzienu: 

Iedomājieties datu bloku, piemēram, iepriekš parādīto, kurā ir 4 darījumi: L1, L2, L3 un L4. Lai saglabātu šos darījumus, mēs varam ieviest Merkle koka koncepciju, aprēķinot katra darījuma jaucējvērtību. Pēc aprēķins, mēs saņemam Hash L1, Hash L2, Hash L3 un Hash L4.

Šīs katra darījuma jaucējvērtības tiek glabātas Merkles koka mezglā, ko parasti sauc par lapas mezglu. Bet mūsu darbs turpinās, jo mums ir jāveido ne-lapu mezgli, savienojot pārī lapu mezglus. Pēc aprēķina mēs iegūstam Hash 0 un Hash 1, ko sauc par L1, L2, L3 un L4 jaucējpunktu vecākmezgliem vai ne-lapu mezgliem.

Visbeidzot, Hash 1 un Hash 2 hash tiek aprēķināts, savienojot tos kopā, un mēs sasniedzam saknes mezglu, kas ir Merkles sakne. Izmantojot šo piemēru, mēs saprotam, ka Merkles koki darbojas, atkārtoti jaukjot pakārtotos mezglus, līdz struktūrā paliek vienskaitļa jaukts.

Tādā veidā Merkles koks precīzi norāda, vai darījums ir ietekmējis koku, pārbaudot tikai koka sakni. Merkle sakne ir saglabāta bloka galvenē, padarot to drošu pret viltojumiem un uzlabojot uzticēšanos un integritāti decentralizētā virsgrāmatā. Ir svarīgi atzīmēt, ka Merkles koki izmanto vienvirziena jaucējfunkciju un turpināsies, līdz šī jaukšana atdala datu pierādījumu no datiem.

Merkles koku nepieciešamība blokķēdē

Tagad, kad esam apsprieduši, kas ir Merkles koks un kā tas darbojas, vienīgais, kas jādara, ir saprast, kāpēc tas ir svarīgi blokķēdei. Daudzās Merkles koka priekšrocības padara to par vajadzīgu blokķēdes tehnoloģijai un pat kriptovalūtu platformām. Dažas no šīm priekšrocībām ir:

Kad runa ir par datu pārsūtīšanu, skaitļošanu un pārvietošanu, aizkaves nav pieļaujamas. Tāpēc daudzas blokķēdes izmanto Merkle koku, lai saglabātu tīklu bez jebkāda veida aizkaves datu pārsūtīšanas laikā. Samazinot atmiņas apjomu, kas nepieciešams, lai pierādītu datu integritāti un derīgumu, Merkles koki kļūst par būtisku blokķēdes sastāvdaļu.

Bitcoin blokķēdē, kas ir izplatīts P2P, var būt datu neatbilstības vai pat manipulācijas, jo vienādi dati ir katrā P2P tīklam pievienotajā datorā. Šajā gadījumā Merkles koks ļauj kalnračiem viegli noteikt jebkāda veida neatbilstības vai manipulācijas ar darījumiem.

Neizmantojot šo koncepciju, visi dati būs jāpārsūta pa visu tīklu, kā rezultātā tīkls palēnināsies, samazināsies efektivitāte un rodas nevajadzīgi izdevumi. No šāda scenārija var izvairīties, izmantojot Merkle kokus, kas ļauj ātri pārbaudīt datus ar praktisku skaitļošanas jaudu un joslas platumu.

Nobeiguma domas

Merkles koki izklausās kā sarežģīts jēdziens, taču tie ir būtiska blokķēdes tehnoloģijas un kriptovalūtu sastāvdaļa. Bez šī jēdziena nebūtu nevienas uzticamas sistēmas, ko izmantotu Bitcoin, Ethereum un kalnrūpniecībā.

Bieži uzdotie jautājumi:

Q1. Ko lai sasniegtu Merkles koki?
Merkles koks tika izveidots kā datu pārbaudes process, lai datori varētu strādāt ātrāk.
Q2. Kāda ir saikne starp Merkles koku un Ethereum?
Merkles koks ir blokķēdes struktūras veids, kas ir aiz ne tikai Ethereum, bet arī Bitcoin un kriptorakstu ieguves procesa. Tomēr Ethereum izmanto modificētu Merkles koka versiju, ko parasti sauc par Merkles Patrīcijas koku.
Q3. Kā ieviest Merkles koku
Lai ieviestu Merkles kokus, jāsāk ar binārajiem kokiem, kuros katrs ne-lapu mezgls ir divu bērnu mezglu jauktais. Šīs lapas var saturēt datus vai datu jaukšana.
Q4. Kādas ir Merkles koka priekšrocības?
Būdama viegla struktūra, kas palielina mērogojamību blokķēdē, Merkles koks var atbrīvoties no nevajadzīgiem datiem un tādējādi uzlabot efektivitāti. Gan kalnrači, gan lietotāji var gūt labumu no Merkle koka, jo tas pārbauda atsevišķas bloku daļas, pārbauda darījumus, izmantojot jaucējus, kā arī aprēķina jaucējus, kamēr viņi saņem darījumus.