عناوینی که در این مقاله می خوانید
درخت مرکل (Merkle Tree) به طور ساده
فرآیند ذخیرهسازی هشهای تراکنشها را در یک بلاک چین تسهیل میکند. این مفهوم، تمام تراکنشهای موجود در یک بلوک را به یکدیگر متصل کرده و به طور کارآمد آنها را در قالب هش رمزگذاری میکند. با استفاده از درخت مرکل، اعتبار دادهها را میتوان به سرعت و با استفاده از یک هش نهایی، بررسی کرد. این فرآیند، نهتنها سادگی در ذخیرهسازی دادهها به ارمغان میآورد، بلکه امنیت و یکپارچگی اطلاعات را نیز تضمین میکند.
عبارت “درخت مرکل” از دو جنبه مختلف تشکیل شده است. بخش اول آن به مرکل اشاره دارد که نام یک دانشمند کامپیوتر و ریاضیدان آمریکایی به نام رالف مرکل است. رالف مرکل نقش مهمی در توسعه رمزنگاری با استفاده از کلید عمومی داشته است. او در سال ۱۹۸۷ یک مقاله با عنوان “یک امضای دیجیتال بر اساس یک تابع رمزگذاری مرسوم” منتشر کرد و ایده درختان هش باینری را مطرح کرد. همچنین، او هش رمزنگاری را که در ساختار درخت مرکل استفاده میشود، اختراع کرد.
قسمت دوم عبارت “درخت مرکل” به ساختار آن اشاره دارد
درخت مرکل یا درخت هش باینری یک ساختار داده است که تا حدودی شبیه به یک درخت است. درختان مرکل شامل شاخهها و برگها هستند، که هر برگ یا شاخه حاوی هش یک بلوک داده است. در این ساختار، هشها به صورت سلسله مراتبی با یکدیگر ارتباط برقرار میکنند و باعث میشوند تا اطلاعات به صورت ایمن و سریع در بین بلوکها منتقل شوند.
درختان مرکل به منابع محاسباتی زیادی نیاز ندارند و در واقع، آنها با کاهش فضای ذخیرهسازی موردنیاز برای دادهها، تنها در یک تراکنش، به کار میروند. استفاده از منابع محاسباتی همواره یک مسئله در صنعت کریپتوگرافی بوده است و شبکههای بلاکچین قادر به بهرهبرداری از فضای ذخیرهسازی و قدرت بالایی هستند. استفاده از درختان مرکل به کاهش این مشکل کمک میکند. به علاوه، ذخیرهسازی دادهها در زنجیره بلاک میتواند هزینهبر باشد. بنابراین، استفاده از درختان مرکل (Merkle) به منظور کاهش حجم دادهها میتواند به پلتفرمهای بلاکچین در صرفهجویی در هزینه کمک کند.
علاوه بر نکاتی که ذکر شدند، فرآیند درخت مرکل به سرعت انجام میشود که این موضوع به کارایی آن اضافه میکند. با توجه به اینکه بلاکچینها، از جمله بیتکوین، برای مدت زمان طولانی تراکنش را در نظر میگیرند، هر فرآیندی که به بهبود این موضوع کمک کند، به عنوان یک نقطه قوت محسوب میشود. درختان مرکل در بسیاری از زمینههای محاسباتی، به ویژه در رمزنگاری و رمزگذاری، استفاده میشوند، اما به دلیل حضور آنها در بلاکچینهای ارزهای دیجیتال، شناخته شدهاند. جالب است بدانید که بیتکوین، اتریوم، دوج کوین و سایر ارزهای دیجیتال از درخت مرکل استفاده میکنند. بدین ترتیب، بدون شک، این مفهوم یک عنصر حیاتی در دنیای رمزارزها و بلاکچین را تشکیل میدهد.
روش عملکرد درخت مرکل چگونه است؟
در زیر، یک نمودار از روند عملکرد درخت مرکل آورده شده است. لطفاً توجه داشته باشید که در واقعیت، تراکنشها و هشهای بیشتری در هر درخت وجود دارند. اما این تصویر، فرآیند را به صورت سادهتری نشان میدهد تا شما بتوانید یک ایده از مراحل مربوطه را بدست آورید.
با نگاه اولیه به این نمودار درختی مرکل، ممکن است به نظر برسد که همه چیز کمی پیچیده است، اما در واقع فرآیند ایجاد هش در درخت مرکل کاملاً ساده است. باید بدانید که در فرآیند درخت مرکل، چند مرحله وجود دارد. هشهای قرار گرفته در پایین درخت مرکل به عنوان برگها شناخته میشوند و هشهای میانی درخت به عنوان شاخهها شناخته میشوند. گاهی اوقات به شاخهها به عنوان گرههای غیربرگ نیز اشاره میشود. در نمودار، بلوکهای داده یا تراکنشها نشان داده شدهاند و هش آنها نیز ظاهر میشود.
اما ریشه مرکل چیست؟
ریشه مرکل یک روش ریاضی ساده برای تأیید صحت درخت مرکل است. در ارزهای دیجیتال، ریشه مرکل استفاده میشود تا اطمینان حاصل شود که بلوکهایی که از طریق شبکه همتا به همتا ارسال میشوند، سالم و بدون تغییر هستند. ریشه مرکل نقش بسیار مهمی در محاسبات مورد نیاز برای امنیت ارزهای دیجیتال مانند بیتکوین و اتر دارد.
نکاتی در مورد درخت مرکل
درختان مرکل به عنوان درختان هش باینری شناخته میشوند و از ساختار دادههای رایج در علوم کامپیوتر به حساب میآیند. در بیتکوین و سایر ارزهای رمزنگاری شده، از درختان مرکل برای رمزگذاری دادههای بلاکچین با روشی کارآمدتر و ایمنتر استفاده میشود. این مفهوم یک ساختار داده ریاضی است که از هشهای بلوکهای داده مختلف تشکیل شده است و تمام تراکنشهای یک بلوک را به صورت خلاصه نمایش میدهد. همچنین، این درختان قابلیت تأیید سریع و ایمن محتوای مجموعه دادههای بزرگ را فراهم میکنند و سازگاری و صحت دادهها را تأیید میکنند.
همانطور که پیشتر بیان شد، درختان مرکل به صورت خاص در سیستمهای توزیع شده همتا به همتا که در آن دادههای یکسان باید در مکانهای مختلف موجود باشند، بسیار مفید هستند. این سیستمها در عمل خود از درختان مرکل یا نسخههای تغییر یافته آن، مانند درخت مرکلی که بر پایه Merkle Tree ساخته شده است، استفاده میکنند. جالب است بدانید که Git یک سیستم کنترل نسخه محبوب است که به طور عمده توسط برنامهنویسان استفاده میشود. تمامی فایلهای ذخیره شده در Git همواره در رایانه هر کاربر نگهداری میشوند. بنابراین، بسیار حائز اهمیت است که اطمینان حاصل شود که تغییرات در همه رایانهها یکسان باشد. از سوی دیگر، بیتکوین یک ارز آنلاین و ناشناس محبوب است و تمامی تراکنشهای آن در بلوکهای بلاکچین ذخیره میشوند. برگهای درخت مرکل که در بیتکوین استفاده میشود، به طور معمول هش بلوکهای تک تک هستند. هر زمان که فردی میخواهد بلوکچین را تغییر دهد، مانند اضافه کردن تراکنشها، این تغییر باید در همه جا منعکس شود.
نظرات کاربران