Merkle Tree

在分布式系统、P2P应用中或者是区块链中，会经常使用一种数据结构Merkle tree（默克尔树），这里我们将详细讨论一下这个常用数据结构。

Merkle tree

Merkle树看起来非常像二叉树，其叶子节点上的值通常为数据块的哈希值，而非叶子节点上的值，所以有时候Merkle tree也表示为Hash tree，如下图所示：

在构造Merkle树时，首先要对数据块计算哈希值，通常，选用SHA-256等哈希算法。但如果仅仅防止数据不是蓄意的损坏或篡改，可以改用一些安全性低但效率高的校验和算法，如CRC。然后将数据块计算的哈希值两两配对（如果是奇数个数，最后一个自己与自己配对），计算上一层哈希，再重复这个步骤，一直到计算出根哈希值。

Merkle树大多用来进行完整性验证，比如分布式环境下，从多台主机获取数据，怎么验证获取的数据是否正确呢，只要验证Merkle树根哈希一致，即可。例如，下图中L3数据块发生错误（比如数据被修改了），错误会传导到计算hash(L3)，接着传导到计算hash(Hash1-0+Hash1-1)，最后传导到根哈希，导致根哈希的不一致，可以说，任何底层数据块的变化，最终都会传导到根哈希。另外