Mis on Merkle'i puu plokiahelas ja kuidas see töötab?

Peamised kaasavõtmised:

• . Merkle puu on binaarne räsipuu tüüp, millel on 3 tüüpi sõlmed: lehesõlmed, mitte-lehesõlmed ja juursõlmed.
• Merkle'i puu on kasulik tehingute terviklikkuse kontrollimiseks ja säilitamiseks mis tahes detsentraliseeritud pearaamatus.
• Merkle'i puud on näha nii Bitcoinis kui ka Ethereumis.

Sissejuhatus

Krüptokursused ei ole enam tundmatu teema ega ole ka blockchain, tehnoloogia nende päritolu taga. Iga krüptoentusiasti jaoks on plokiahela struktuuride ja nende toimimise mõistmine esimene samm krüptode tõelise olemuse mõistmisel.

Kuigi Merkle'i puud on olulised erinevate plokiahela struktuuride mõistmisel. Selle kontseptsiooni töötas välja 1980. aastal Stanfordi ülikooli Ralph Merkle. Merkle puu kasutatakse tavaliselt P2P (peer-to-peer) võrkudes, et tegeleda arvutusvõimsuse ja mäluruumi nõuetega. Poleks liialdus öelda, et Merkle puud muutsid plokiahela tehnoloogia tohutuks eduks. Sukeldume siis Merkle'i puu taga peituvasse tähendusse ja selle toimimisse.

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

Ülevaade Merkle puust

Lihtsamalt öeldes tähistab Merkle puu seda, kuidas andmed on sihipäraselt struktureeritud. See võimaldab plokiahelas suure hulga teabe kiiret ja tõhusat kontrollimist. Nagu varem mainitud, lõi Ralph Merkle selle teadmatult kontseptsioonina dokumendis pealkirjaga "Sertifitseeritud digitaalallkiri". Kuid keegi ei oodanud, et sellest saaks tulevikus detsentraliseeritud pearaamatu põhikomponent.

Merkle puu on parandanud krüptograafia maailma selle loomisest saadik. Kuid see muutus krüptovaluutade jaoks ülioluliseks pärast seda, kui Bitcoini salapärane looja kasutas seda BTC põhikoodis. Pärast seda võtsid Merkle puud kasutusele ka Ethereum ja teised krüptovaluutad.

Bitcoini võrgu puhul on Merkle puud tõhus komponent, mis kasutab andmete kontrollimiseks suuremahulise teabefaili asemel räsi. Merkle puu kasutab sõlmede ja nende tasemete vaheliste suhete kirjeldamiseks ainulaadset kirjeldavat terminoloogiat.

Iga plokk plokiahelas sisaldab mitmeid tehinguid. Kõigi nende tehingute salvestamine ja konkreetsete tehingute leidmine, millisesse plokki kuuluvad, võib olla masendavalt kulukas ülesanne. Lisaks võib see negatiivselt mõjutada plokiahela tõhusust. Kuid Merkle puude abil korraldatakse kõik tehingud tõhusalt, mille tulemuseks on kontrollimiseks vähem andmete kasutamine ja protsessori töötlemine.

Mõistmine, kuidas Merkle puu plokiahelas töötab

Siin on lihtne näide selle kontseptsiooni selgitamiseks: 

Kujutage ette ülaltoodud andmeplokki, millel on 4 tehingut: L1, L2, L3 ja L4. Nende tehingute salvestamiseks saame rakendada Merkle'i puu kontseptsiooni, arvutades iga tehingu räsi. Pärast arvutamine, saame räsi L1, räsi L2, räsi L3 ja räsi L4.

Need iga tehingu räsid salvestatakse Merkle'i puu sõlme, mida tavaliselt nimetatakse lehesõlmeks. Kuid meie töö jätkub, kuna peame moodustama lehtede sõlmede sidumise teel mitte-lehesõlmed. Pärast arvutamist saame räsi 0 ja räsi 1, mida nimetatakse L1, L2, L3 ja L4 räsi põhisõlmedeks või mitte-lehtede sõlmedeks.

Lõpuks arvutatakse räsi 1 ja räsi 2 räsi, sidudes need kokku, ja jõuame juursõlme, mis on Merkle juur. Selle näite kaudu saame aru, et Merkle'i puud räsivad alamsõlme korduvalt, kuni struktuuri sisse jääb ainsuse räsi.

Nii annab Merkle puu täpselt teada, kas tehing on puud mõjutanud, kontrollides ainult puu juurt. Merkle juur on salvestatud ploki päisesse, muutes selle võltsimiskindlaks ning suurendades usaldust ja terviklikkust detsentraliseeritud pearaamatus. Oluline on märkida, et Merkle puud kasutavad ühesuunalist räsifunktsiooni ja jätkavad seda seni, kuni see räsimine eraldab andmete tõendi andmetest.

Merkle puude vajadus plokiahela jaoks

Nüüd, kui oleme arutanud, mis on Merkle puu ja kuidas see töötab, jääb üle vaid mõista, miks see plokiahela jaoks oluline on. Merkle'i puu paljud eelised muudavad selle plokiahela tehnoloogia ja isegi krüptoplatvormide jaoks vajalikuks. Mõned neist eelistest on järgmised:

Andmete ülekandmisel, arvutamisel ja läbimisel ei ole viivitused lubatud. Seetõttu kasutavad paljud plokiahelad Merkle'i puud, et hoida võrk andmete edastamise ajal igasuguste viivitusteta. Vähendades andmete terviklikkuse ja kehtivuse tõestamiseks vajaliku mälumahtu, muutuvad Merkle puud plokiahela oluliseks osaks.

Bitcoini plokiahelas, mis on hajutatud P2P, võib esineda ebakõlasid või isegi andmete rikkumist, kuna samad andmed on olemas igas P2P-võrku ühendatud arvutis. Sel juhul muudab Merkle puu kaevurite jaoks hõlpsaks igasuguse ebakõla või tehingute võltsimise tuvastamise.

Ilma seda kontseptsiooni kasutamata tuleb kõik andmed üle kogu võrgu üle kanda, mille tulemuseks on võrgu aeglustumine, tõhususe vähenemine ja tarbetud kulud. Sellist stsenaariumi saab vältida Merkle puude abil, mis võimaldavad kiiret andmete kontrollimist praktilise arvutusvõimsuse ja ribalaiusega.

Lõplik mõtted

Merkle'i puud kõlavad keerulise kontseptsioonina, kuid need on plokiahela tehnoloogia ja krüptovaluutade oluline komponent. Ilma selle kontseptsiooni olemasoluta poleks Bitcoinis, Ethereumis ja kaevandamises kasutatavat usaldusväärset süsteemi.

KKK:

Q1. Mille saavutamiseks loodi Merkle puud?
Merkle puu loodi andmete kontrollimise protsessina, et arvutid saaksid kiiremini töötada.
Q2. Mis seos on Merkle'i puu ja Ethereumi vahel?
Merkle puu on teatud tüüpi plokiahela struktuur, mis on mitte ainult Ethereumi, vaid ka Bitcoini ja krüptokaevandamise protsessi taga. Siiski kasutab Ethereum Merkle puu modifitseeritud versiooni, mida tavaliselt tuntakse Merkle Patricia puuna.
Q3. Kuidas Merkle puud rakendada
Merkle puude juurutamiseks tuleb alustada kahendpuudega, milles iga mitteleheline sõlm on kahe alamsõlme räsi. Need lehed võivad sisaldada andmeid või andmete räsi.
Q4. Millised on Merkle'i puu eelised?
Olles kerge struktuur, mis suurendab plokiahelas mastaapsust, saab Merkle puu vabaneda mittevajalikest andmetest ja seeläbi tõhustada. Merkle puust saavad kasu nii kaevurid kui ka kasutajad, kuna see kontrollib plokkide üksikuid osi, kontrollib tehinguid räside abil ja arvutab tehingute vastuvõtmise ajal ka räsi.