以太坊学习三: Merkle树和验证

最新推荐文章于 2025-09-26 10:40:57 发布

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#区块链 #eth #merkle树 #默克尔树

Merkle树是一种二叉树结构，用于快速比较和定位数据变化。在以太坊中，MPT（Merkle-PatriciaTrie）作为状态树使用，包含空节点、叶子节点、扩展节点和分支节点，优化了数据存储和检索效率。状态树、交易树和收据树是构成以太坊区块头的关键部分，分别存储账户状态、交易记录和交易收据。

Merkle tree简介

Merkle树又称为哈希树，是一种二叉树，由一个根节点、若干中间节点和一组叶节点组成。最底层的叶节点存储数据，在它之上的一层节点为它们对应的Hash值，中间节点是它下面两个子节点的Hash值，根节点是最后顶层的Hash值，这个一般成为Merkle根。
在这里插入图片描述
Merkle树的层层Hash计算，任何底层叶节点或者说某个节点的数据变动都会传递到父亲节点，并直达树根。当叶子节点发生数据改变时，如果要比较两个集合的数据是否相同，则只需比较两次数据的树根即可，若底层叶节点数据相同，则树根相同；反之，树根便不相同。因此Merkle树的典型应用场景具体如下：

快速比较大量数据：当两个Merkle树根相同时，则意味着所代表的数据必然相同
快速定位变更：如果上图L1的数据被修改，则hi影响到Hash0-0，Hash0 和Root。因此沿着Root->Hash0->Hash0-0，可以快速定位到发生改变的L1。

MPT 状态树

Trie树是一种有序的树形结构，也被称为前缀树或者字典树，一般用于保存关联数组，其中的键通常是字符串，键不保存在节点中，而是由节点在树中的位置决定，根节点对应空字符串，键对应的值标注在节点之下。

Patricia树是一种节省空间的压缩前缀树。相当于Trie树存在的缺点，每个前置节点仅能表示一个字母，不管key和其它key有没有共享内容，key越长，树的深度也就越长。Patricia树的主要改进在于如果存在一个父节点只有一个子节点，那么这个父节点将与其子节点合并，这样可以减少Trie中树的深度，加快搜索节点速度，同时也减少了空间的消耗。