Što je Merkleovo stablo u blockchainu i kako funkcionira?

Ključni dijelovi:

• Korištenje električnih romobila ističe Merkle stablo je vrsta binarnog hash stabla koje ima 3 tipa čvorova: lisnati čvorovi, nelisni čvorovi i korijenski čvorovi.
• Merkleovo stablo korisno je za provjeru i održavanje integriteta transakcije u bilo kojoj decentraliziranoj glavnoj knjizi.
• Merkleovo stablo se vidi u Bitcoinu kao iu Ethereumu.

Uvod

Cryptocurrencies više nisu nepoznata tema, a niti je blockchain, tehnologiju iza njihovog nastanka. Za svakog kripto entuzijasta, razumijevanje blockchain struktura i kako one funkcioniraju prvi je korak ka spoznaji prave prirode kripto.

Dok je razumijevanje različitih blockchain struktura mjesto gdje Merkle stabla dolaze na scenu. Razvio ih je kao koncept još 1980. godine Ralph Merkle sa Sveučilišta Stanford, Merkle stablo se obično koristi u peer-to-peer (P2P) mrežama za rješavanje zahtjeva za računalnom snagom i memorijskim prostorom. Ne bi bilo pretjerano reći da su Merkle stabla učinila blockchain tehnologiju golemim uspjehom. Pa zaronimo u značenje iza Merkleovog stabla i kako ono funkcionira.

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

Pregled Merkleovog stabla

Jednostavno rečeno, Merkleovo stablo predstavlja način na koji su podaci svrhovito strukturirani. Omogućuje brzu i učinkovitu provjeru opsežne količine informacija na blockchainu. Kao što je ranije spomenuto, Ralph Merkle ga je nesvjesno stvorio kao koncept u radu pod naslovom "Ovjereni digitalni potpis". Ali nitko nije očekivao da će postati glavna komponenta decentralizirane knjige u budućnosti.

Merkle stablo unaprijedilo je svijet kriptografije od svog početka. Ali postao je vitalan za kriptovalute nakon što ga je misteriozni kreator Bitcoina upotrijebio u temeljnom kodu BTC-a. Nakon toga su Ethereum i druge kriptovalute također usvojile Merkle stabla.

U slučaju Bitcoin mreže, Merkleova stabla učinkovita su komponenta koja koristi hashove umjesto velike podatkovne datoteke za provjeru podataka. Merkleovo stablo koristi jedinstvenu deskriptivnu terminologiju za opisivanje odnosa između čvorova i njihovih razina.

Svaki pojedini blok unutar blockchaina sadrži određeni broj transakcija. Pohranjivanje svih tih transakcija i pronalaženje koje određene transakcije pripadaju kojem bloku mogu biti frustrirajuće skupi zadaci. Osim toga, može negativno utjecati na učinkovitost blockchaina. Međutim, s Merkleovim stablima sve su transakcije učinkovito raspoređene, što rezultira upotrebom manje podataka za provjeru i smanjenom CPU obradom.

Razumijevanje kako Merkleovo stablo funkcionira u blockchainu

Evo jednostavnog primjera za pojašnjenje ovog koncepta: 

Zamislite blok podataka kao što je prikazan gore koji ima 4 transakcije: L1, L2, L3 i L4. Kako bismo pohranili te transakcije, možemo implementirati koncept Merkleovog stabla izračunavanjem hash-a svake transakcije. Nakon računanje, primamo Hash L1, Hash L2, Hash L3 i Hash L4.

Ovi hashovi svake transakcije pohranjuju se u čvor, koji se obično naziva listni čvor, Merkleovog stabla. Ali naš posao se nastavlja, jer moramo formirati nelisne čvorove uparujući lisne čvorove. Nakon proračuna dobivamo Hash 0 i Hash 1, koji se nazivaju nadređeni čvorovi ili čvorovi koji nisu listovi hashova L1, L2, L3 i L4.

Konačno, hash hash-a 1 i hash-a 2 izračunava se njihovim uparivanjem i dolazimo do korijenskog čvora, a to je Merkleov korijen. Kroz ovaj primjer razumijemo da Merkleova stabla rade raspršivanjem podređenih čvorova uzastopno dok unutar strukture ne ostane jedinstveni hash.

Na ovaj način, Merkleovo stablo vam govori točno je li transakcija utjecala na stablo provjeravajući samo korijen stabla. Merkle root pohranjuje se u zaglavlju bloka, što ga čini zaštićenim od neovlaštenih promjena i povećava povjerenje i integritet unutar decentralizirane knjige. Važno je napomenuti da Merkleova stabla koriste jednosmjernu hash funkciju i nastavit će se sve dok ovo hashiranje ne odvoji dokaz podataka od podataka.

Potreba za Merkleovim stablima za blockchain

Sada kada smo razgovarali o tome što je Merkleovo stablo i kako funkcionira, jedino što preostaje je shvatiti zašto je važno za blockchain. Mnoge prednosti Merkleovog stabla čine ga nužnim za blockchain tehnologiju, pa čak i kripto platforme. Neke od tih prednosti su:

Kad je riječ o prijenosu, računanju i prelasku podataka, kašnjenja nisu dopuštena. Zbog toga mnogi blockchain koriste Merkleovo stablo kako bi mreža bila bez bilo kakvih kašnjenja tijekom prijenosa podataka. Smanjenjem količine memorije potrebne za dokazivanje integriteta i valjanosti podataka, Merkle stabla postaju bitan dio blockchaina.

U Bitcoin blockchainu, koji je distribuirani P2P, može doći do nedosljednosti ili čak petljanja podataka jer isti podaci postoje na svakom računalu spojenom na P2P mrežu. U ovom slučaju, Merkle stablo rudarima olakšava prepoznavanje bilo kakve nedosljednosti ili petljanja u transakcije.

Bez korištenja ovog koncepta, svi će se podaci morati prenositi po cijeloj mreži, što će rezultirati usporavanjem mreže, smanjenom učinkovitosti i nepotrebnim troškovima. Takav se scenarij može izbjeći uz pomoć Merkleovih stabala, koja omogućuju brzu provjeru podataka uz praktičnu računsku snagu i propusnost.

Završne misli

Merkle stabla zvuče kao kompliciran koncept, ali su ključna komponenta blockchain tehnologije i kriptovaluta. Bez postojanja ovog koncepta ne bi bilo sustava bez povjerenja koji se koristi u Bitcoinu, Ethereumu i rudarenju.

Pitanja i odgovori:

P1. Za što su dizajnirana Merkleova stabla?
Merkleovo stablo osmišljeno je kao proces za provjeru podataka kako bi računala radila brže.
Q2. Kakva je veza između Merkleovog stabla i Ethereuma?
Merkle stablo je vrsta blockchain strukture koja stoji iza ne samo Ethereuma, već i Bitcoina i procesa kripto rudarenja. Međutim, Ethereum koristi modificiranu verziju Merkleovog stabla, poznatog kao Merkle Patricia stablo.
Q3. Kako implementirati Merkleovo stablo
Za implementaciju Merkleovih stabala, potrebno je započeti s binarnim stablima, u kojima je svaki čvor koji nije list hash dva čvora djeteta. Ovi listovi mogu sadržavati podatke ili hash podataka.
Q4. Koje su neke prednosti Merkleovog stabla?
Budući da je lagana struktura koja povećava skalabilnost unutar blockchaina, Merkleovo stablo može se riješiti nepotrebnih podataka i tako poboljšati učinkovitost. I rudari i korisnici mogu imati koristi od Merkle stabla, jer provjerava pojedinačne dijelove blokova, provjerava transakcije pomoću hashova, a također izračunava hashove dok primaju transakcije.