Beth Yw Coeden Merkle Mewn Blockchain A Sut Mae'n Gweithio?

Siopau tecawê allweddol:

• Mae adroddiadau Coeden Merkle yn fath o goeden hash deuaidd sydd â 3 math o nodau: nodau dail, nodau di-dail, a nodau gwraidd.
• Mae coeden Merkle yn ddefnyddiol ar gyfer gwirio a chynnal cywirdeb trafodion mewn unrhyw gyfriflyfr datganoledig.
• Gwelir y goeden Merkle yn Bitcoin yn ogystal ag Ethereum.

Cyflwyniad

Cryptocurrencies nad ydynt bellach yn bwnc anhysbys, ac nid yw ychwaith blockchain, y dechnoleg y tu ôl i'w tarddiad. I unrhyw un sy'n frwd dros crypto, deall strwythurau blockchain a sut maent yn gweithredu yw'r cam cyntaf i sylweddoli gwir natur cryptos.

Er mai deall gwahanol strwythurau blockchain yw lle mae coed Merkle yn dod i mewn. Wedi'i ddatblygu fel cysyniad yn ôl yn 1980 gan Ralph Merkle o Brifysgol Stanford, mae'r Coeden Merkle yn cael ei ddefnyddio'n gyffredin mewn rhwydweithiau cyfoedion-i-gymar (P2P) i ddelio â phŵer cyfrifiadura a gofynion gofod cof. Ni fyddai'n or-ddweud dweud bod coed Merkle wedi gwneud technoleg blockchain yn llwyddiant ysgubol. Felly gadewch i ni blymio i'r ystyr y tu ôl i'r goeden Merkle a sut mae'n gweithio.

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

Trosolwg o Merkle coeden....

Yn syml, mae coeden Merkle yn cynrychioli'r ffordd y mae data wedi'i strwythuro'n bwrpasol. Mae'n caniatáu gwirio swm helaeth o wybodaeth ar blockchain yn gyflym ac yn effeithlon. Fel y soniwyd yn gynharach, creodd Ralph Merkle ef yn ddiarwybod iddo fel cysyniad mewn papur o'r enw “A Certified Digital Signature.” Ond nid oedd neb yn disgwyl iddo ddod yn elfen fawr o gyfriflyfr datganoledig yn y dyfodol.

Mae'r goeden Merkle wedi gwella byd cryptograffeg ers ei sefydlu. Ond daeth yn hanfodol i cryptocurrencies ar ôl i greawdwr dirgel Bitcoin ei ddefnyddio yng nghod sylfaenol BTC. Ar ôl hynny, mabwysiadodd Ethereum a cryptocurrencies eraill goed Merkle hefyd.

Yn achos y rhwydwaith Bitcoin, mae coed Merkle yn elfen effeithlon sy'n defnyddio hashes yn lle'r ffeil gwybodaeth maint mawr ar gyfer gwirio data. Mae coeden Merkle yn defnyddio terminoleg ddisgrifiadol unigryw i ddisgrifio'r berthynas rhwng nodau a'u lefelau.

Mae pob bloc unigol o fewn y blockchain yn cynnwys nifer o drafodion. Gall storio'r holl drafodion hynny a chanfod pa drafodion penodol sy'n perthyn i ba bloc fod yn dasgau rhwystredig o ddrud. Yn ogystal, gall effeithio'n negyddol ar effeithlonrwydd blockchain. Fodd bynnag, gyda choed Merkle, mae'r holl drafodion yn cael eu trefnu'n effeithlon, gan arwain at ddefnyddio llai o ddata ar gyfer dilysu a llai o brosesu CPU.

Deall sut mae coeden Merkle yn gweithio mewn cadwyn blociau

Dyma enghraifft syml i egluro'r cysyniad hwn: 

Dychmygwch floc data fel yr un a ddangosir uchod sydd â 4 trafodiad: L1, L2, L3, a L4. Er mwyn storio'r trafodion hyn, gallwn weithredu'r cysyniad o goeden Merkle trwy gyfrifo hash pob trafodiad. Wedi cyfrifiad, rydym yn derbyn Hash L1, Hash L2, Hash L3, a Hash L4.

Mae'r hashes hyn o bob trafodiad yn cael eu storio mewn nod, a elwir fel arfer yn nod dail, o'r goeden Merkle. Ond mae ein gwaith yn parhau, gan fod yn rhaid i ni ffurfio nodau di-dail trwy baru nodau dail. Ar ôl cyfrifiant, rydym yn cael Hash 0 a Hash 1, a elwir yn nodau rhiant neu nodau di-dail hashes L1, L2, L3, a L4.

Yn olaf, mae hash Hash 1 a Hash 2 yn cael ei gyfrifo trwy eu paru gyda'i gilydd, ac rydym yn cyrraedd y nod gwraidd, sef gwreiddyn Merkle. Trwy'r enghraifft hon, rydym yn deall bod coed Merkle yn gweithio trwy stwnsio nodau plentyn dro ar ôl tro nes bod stwnsh unigol yn aros o fewn y strwythur.

Fel hyn, mae'r goeden Merkle yn dweud wrthych yn union a yw trafodiad wedi dylanwadu ar y goeden trwy wirio gwraidd y goeden yn unig. Mae gwraidd Merkle yn cael ei storio ym mhennyn y bloc, gan ei wneud yn atal ymyrryd ac yn gwella ymddiriedaeth ac uniondeb o fewn cyfriflyfr datganoledig. Mae'n bwysig nodi bod coed Merkle yn defnyddio swyddogaeth hash unffordd ac y byddent yn parhau nes bod y stwnsh hwn yn gwahanu'r prawf data oddi wrth y data.

Yr angen am goed Merkle ar gyfer blockchain

Nawr ein bod wedi trafod beth yw coeden Merkle a sut mae'n gweithio, yr unig beth sydd ar ôl i'w wneud yw deall pam ei bod yn bwysig i blockchain. Mae manteision niferus coeden Merkle yn ei gwneud yn anghenraid ar gyfer technoleg blockchain a hyd yn oed llwyfannau crypto. Rhai o'r manteision hyn yw:

O ran trosglwyddo, cyfrifiadura a chroesi data, ni chaniateir oedi. Dyna pam mae llawer o blockchain yn defnyddio coeden Merkle i gadw'r rhwydwaith yn rhydd o unrhyw fath o oedi wrth drosglwyddo data. Trwy leihau faint o gof sydd ei angen i brofi cywirdeb a dilysrwydd data, mae coed Merkle yn dod yn rhan hanfodol o blockchain.

Yn y blockchain Bitcoin, sef P2P dosranedig, gall fod anghysondebau neu hyd yn oed ymyrryd â data oherwydd bod yr un data yn bodoli ar bob cyfrifiadur sy'n gysylltiedig â rhwydwaith P2P. Yn yr achos hwn, mae'r goeden Merkle yn ei gwneud hi'n hawdd i glowyr nodi unrhyw fath o anghysondeb neu ymyrryd â thrafodion.

Heb ddefnyddio'r cysyniad hwn, bydd angen trosglwyddo'r holl ddata ar draws y rhwydwaith, gan arwain at arafu rhwydwaith, llai o effeithlonrwydd, a threuliau diangen. Gellir osgoi senario o'r fath gyda chymorth coed Merkle, sy'n caniatáu gwirio data yn gyflym gyda phŵer cyfrifiadurol ymarferol a lled band.

Meddyliau terfynol

Mae coed Merkle yn swnio fel cysyniad cymhleth, ond maent yn elfen hanfodol o dechnoleg blockchain a cryptocurrencies. Heb fodolaeth y cysyniad hwn, ni fyddai unrhyw system ymddiried yn cael ei defnyddio yn Bitcoin, Ethereum, a mwyngloddio.

Cwestiynau Cyffredin:

C1. Cynlluniwyd coed Merkle i gyflawni beth?
Cynlluniwyd y goeden Merkle fel proses ar gyfer gwirio data i alluogi cyfrifiaduron i weithio'n gyflymach.
C2. Beth yw'r cysylltiad rhwng y goeden Merkle ac Ethereum?
Mae coeden Merkle yn fath o strwythur blockchain sydd y tu ôl nid yn unig i Ethereum ond hefyd Bitcoin a'r broses o gloddio crypto. Fodd bynnag, mae Ethereum yn defnyddio fersiwn wedi'i addasu o'r goeden Merkle, a elwir yn gyffredin fel y goeden Merkle Patricia.
C3. Sut i weithredu'r goeden Merkle
Er mwyn gweithredu coed Merkle, mae angen dechrau gyda choed deuaidd, lle mae pob nod di-dail yn stwnsh o ddau nod plentyn. Gallai'r dail hyn naill ai gynnwys y data neu'r stwnsh o'r data.
C4. Beth yw rhai o fanteision y goeden Merkle?
Gan ei fod yn strwythur ysgafn sy'n cynyddu scalability o fewn y blockchain, gall y goeden Merkle gael gwared ar ddata diangen a thrwy hynny wella effeithlonrwydd. Gall glowyr a defnyddwyr elwa o'r goeden Merkle, gan ei fod yn gwirio rhannau unigol o flociau, yn gwirio trafodion gan ddefnyddio hashes, a hefyd yn cyfrifo hashes wrth iddynt dderbyn trafodion.