Блокчейндегі Merkle ағашы дегеніміз не және ол қалай жұмыс істейді?

Кілттерді алу:

• The Меркле ағашы түйіндердің 3 түрі бар екілік хэш ағашының түрі: жапырақ түйіндері, жапырақ емес түйіндер және түбірлік түйіндер.
• Merkle ағашы кез келген орталықтандырылмаған кітаптағы транзакцияның тұтастығын тексеру және қолдау үшін пайдалы.
• Merkle ағашы Bitcoin және Ethereum-да көрінеді.

кіріспе

Криптократтар бұдан былай белгісіз пән емес және де емес blockchain, олардың шығу тегі артындағы технология. Кез келген крипто энтузиастары үшін блокчейн құрылымдарын және олардың қалай жұмыс істейтінін түсіну криптоның шынайы табиғатын түсінудің алғашқы қадамы болып табылады.

Әртүрлі блокчейн құрылымдарын түсіну кезінде Merkle ағаштары енеді. Концепция ретінде 1980 жылы Стэнфорд университетінің Ральф Меркле әзірлеген. Меркле ағашы әдетте тең дәрежелі (P2P) желілерде есептеу қуаты мен жад кеңістігіне қойылатын талаптарды шешу үшін қолданылады. Merkle ағаштары блокчейн технологиясын үлкен жетістікке жеткізді десек артық айтқандық болмас. Сонымен, Merkle ағашының мағынасына және оның қалай жұмыс істейтініне сүңгіп көрейік.

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

Меркле ағашына шолу

Қарапайым тілмен айтқанда, Merkle ағашы деректерді мақсатты түрде құрылымдау тәсілін білдіреді. Ол блокчейндегі ақпараттың кең көлемін жылдам және тиімді тексеруге мүмкіндік береді. Жоғарыда айтылғандай, Ральф Меркле оны «Сертификатталған цифрлық қолтаңба» деп аталатын мақалада тұжырымдама ретінде жасады. Бірақ ол болашақта орталықтандырылмаған кітаптың негізгі құрамдас бөлігі болады деп ешкім күткен жоқ.

Merkle ағашы криптография әлемін өзінің құрылған күнінен бастап жетілдірді. Бірақ бұл биткоиннің жұмбақ жасаушысы оны BTC-тің негізгі кодында пайдаланғаннан кейін криптовалюталар үшін маңызды болды. Осыдан кейін Ethereum және басқа криптовалюталар да Merkle ағаштарын қабылдады.

Bitcoin желісі жағдайында Merkle ағаштары деректерді тексеру үшін үлкен өлшемді ақпараттық файлдың орнына хэштерді пайдаланатын тиімді құрамдас болып табылады. Merkle ағашы түйіндер мен олардың деңгейлері арасындағы қатынастарды сипаттау үшін бірегей сипаттамалық терминологияны пайдаланады.

Блокчейндегі әрбір блокта бірнеше транзакциялар бар. Барлық осы транзакцияларды сақтау және қандай транзакциялардың қай блокқа жататынын табу өте қымбат міндеттер болуы мүмкін. Бұған қоса, бұл блокчейннің тиімділігіне теріс әсер етуі мүмкін. Дегенмен, Merkle ағаштарымен барлық транзакциялар тиімді реттеледі, бұл тексеру үшін деректерді азырақ пайдалануға және CPU өңдеуді азайтуға әкеледі.

Merkle ағашының блокчейнде қалай жұмыс істейтінін түсіну

Бұл тұжырымдаманы түсіндіру үшін қарапайым мысал: 

Жоғарыда көрсетілгендей 4 транзакциядан тұратын деректер блогын елестетіп көріңіз: L1, L2, L3 және L4. Бұл транзакцияларды сақтау үшін біз әрбір транзакцияның хэшін есептеу арқылы Merkle ағашының тұжырымдамасын жүзеге асыра аламыз. Кейін есептеу, біз хэш L1, хэш L2, хэш L3 және L4 хэшін аламыз.

Әрбір транзакцияның бұл хэштері Merkle ағашының әдетте жапырақ түйіні деп аталатын түйінде сақталады. Бірақ біздің жұмысымыз жалғасуда, өйткені біз жапырақ түйіндерін жұптау арқылы жапырақты емес түйіндерді қалыптастыруымыз керек. Есептеуден кейін біз L0, L1, L1 және L2 хэштерінің негізгі түйіндері немесе жапырақты емес түйіндері деп аталатын 3 және Хэш 4 аламыз.

Соңында, хэш 1 және хэш 2 оларды жұптау арқылы есептеледі және біз Merkle түбірі болып табылатын түбірлік түйінге жетеміз. Бұл мысал арқылы біз Merkle ағаштары құрылымда сингулярлық хэш қалғанша еншілес түйіндерді қайта-қайта хэштеу арқылы жұмыс істейтінін түсінеміз.

Осылайша, Merkle ағашы тек ағаштың түбірін тексеру арқылы транзакцияның ағашқа әсер еткен-әсер етпегенін дәл айтады. Merkle түбірі блок тақырыбында сақталады, бұл оны бұрмалауға жол бермейді және орталықтандырылмаған кітаптағы сенімділік пен тұтастықты арттырады. Merkle ағаштары бір жақты хэш функциясын қолданатынын және бұл хэшинг деректердің дәлелін деректерден бөлгенше жалғаса беретінін ескеру маңызды.

Blockchain үшін Merkle ағаштарының қажеттілігі

Енді біз Merkle ағашының не екенін және оның қалай жұмыс істейтінін талқылағаннан кейін, оның блокчейн үшін неліктен маңызды екенін түсіну ғана қалды. Merkle ағашының көптеген артықшылықтары оны блокчейн технологиясы және тіпті криптографиялық платформалар үшін қажеттілікке айналдырады. Бұл артықшылықтардың кейбірі:

Деректерді тасымалдауға, есептеуге және өтуге келгенде кідірістерге жол берілмейді. Сондықтан көптеген блокчейндер деректерді тасымалдау кезінде желіні кез келген кідірістерден босату үшін Merkle ағашын пайдаланады. Деректер тұтастығы мен дұрыстығын дәлелдеу үшін қажетті жад көлемін азайту арқылы Merkle ағаштары блокчейннің маңызды бөлігіне айналады.

Бөлінген P2P болып табылатын Bitcoin блокчейнінде сәйкессіздіктер немесе тіпті деректердің бұрмалануы мүмкін, себебі бірдей деректер P2P желісіне қосылған әрбір компьютерде бар. Бұл жағдайда Merkle ағашы кеншілерге транзакциялардың кез келген сәйкессіздікті немесе бұрмалануын анықтауды жеңілдетеді.

Бұл тұжырымдаманы қолданбай, барлық деректерді бүкіл желі бойынша тасымалдау қажет болады, нәтижесінде желі баяулайды, тиімділік төмендейді және қажетсіз шығындар болады. Мұндай сценарийді практикалық есептеу қуаты мен өткізу қабілеттілігі арқылы деректерді жылдам тексеруге мүмкіндік беретін Merkle ағаштарының көмегімен болдырмауға болады.

қорытынды ой

Merkle ағаштары күрделі тұжырымдама сияқты естіледі, бірақ олар блокчейн технологиясы мен криптовалюталардың маңызды құрамдас бөлігі болып табылады. Бұл тұжырымдама болмаса, Bitcoin, Ethereum және тау-кен өндірісінде қолданылатын сенімді жүйе болмас еді.

ЖҚС:

1-тоқсан. Меркле ағаштары не үшін жасалған?
Merkle ағашы компьютерлердің жылдам жұмыс істеуіне мүмкіндік беру үшін деректерді тексеру процесі ретінде жасалған.
Q2. Merkle ағашы мен Ethereum арасында қандай байланыс бар?
Merkle ағашы - Ethereum ғана емес, сонымен қатар Bitcoin және криптомайнинг процесінің артында тұрған блокчейн құрылымының бір түрі. Дегенмен, Ethereum әдетте Merkle Patricia ағашы ретінде белгілі Merkle ағашының өзгертілген нұсқасын пайдаланады.
3-тоқсан. Merkle ағашын қалай жүзеге асыруға болады
Merkle ағаштарын іске асыру үшін әрбір жапырақты емес түйін екі еншілес түйіннің хэші болатын екілік ағаштардан бастау керек. Бұл парақтар деректерді немесе деректерді қамтуы мүмкін деректер хэші.
4-тоқсан. Меркле ағашының қандай пайдасы бар?
Blockchain ішіндегі ауқымдылықты арттыратын жеңіл құрылым бола отырып, Merkle ағашы қажетсіз деректерден арылуға және осылайша тиімділікті арттыруға мүмкіндік береді. Кеншілер де, пайдаланушылар да Merkle ағашынан пайда көре алады, өйткені ол блоктардың жеке бөліктерін тексереді, хэштерді пайдаланып транзакцияларды тексереді, сондай-ақ транзакцияларды қабылдау кезінде хэштерді есептейді.