区块链-默克尔树(Merkle Tree)

Merkel Tree是一种用于存储哈希值的数据结构,通过两两配对生成根节点,时间复杂度为O(n)。在P2P网络中,如快播,Merkle Tree允许从多个节点并行下载数据并验证完整性,减轻单一数据源压力。在比特币中,交易数据构建成默克尔树,矿工可仅存储区块头(包括Merkle Root)以节省存储空间。本文还提及使用Node.js实现Merkel Tree的简要示例,并推荐了一篇深入解析Merkle Tree的博客文章。

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Merkle Tree 也被成为 Hash Tree,见名思意,这种树其实就是用来存储 hash 值的一种树。关于hash我们在之前的文章已经说过了,对于一个输入,都有一个唯一的长度的固定的输出,且以我们目前的科技状况,无法找到两个不同的输入使得输出一样。
简单来说就是
y = H(x), y’ = H(x’)
我们无法找到 x != x’, 但 y = y’

Merkle Tree概念图

从以上这张图,我可以看出,我们有 n 个数据,分别对这个 n 个数据进行hash之后,可以得 n 个节点。 然后对 n 个节点进行两两配对,生成 n/2 个节点,直到只剩下一个单独的节点,也即根节点。 时间复杂度是 O(n),这里的 O(n) 是指做了 n 次 hash,树的高度是 log(n) + 1。

虽然 Merkle Tree的概念和实现都很简单,但是却相当有用。考虑一下以前的P2P网络,比如快播,在快播出来之前,我们下载软件都是要从某个源下载软件。这里有几个问题:
1. 以前的网络速度很慢
2. 只有一个源地址,大家都相互挤占资源
3. 源地址down掉之后,所有资源不可得

但是有了Merkle Tree之后,我们可以同时从多个节点下载数据块,只需要从可以信任的地址获取 hash值进行校验即可,这不仅减少了数据源的网络压力,同时也方便了用户。

我们再来看一下比特币是如何应用默克尔树&#x

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