Šta je Merkle drvo u blokčejnu i kako funkcioniše?

Ključni odvodi:

• The Merkle drvo je tip binarnog hash stabla koje ima 3 tipa čvorova: lisne čvorove, čvorove bez lista i korijenske čvorove.
• Merkle stablo je korisno za verifikaciju i održavanje integriteta transakcije u bilo kojoj decentralizovanoj knjizi.
• Merkle drvo se vidi u Bitcoin-u kao iu Ethereumu.

Uvod

Kriptokutencije više nisu nepoznata tema, a nisu ni jedna blockchain, tehnologija koja stoji iza njihovog porijekla. Za svakog kripto entuzijasta, razumijevanje blockchain struktura i njihovog funkcioniranja je prvi korak ka spoznaji prave prirode kriptovaluta.

Mada razumevanje različitih blockchain struktura je mesto gde Merkle drveće dolazi. Razvijen kao koncept još 1980. godine od strane Ralpha Merklea sa Univerziteta Stanford, Merkle drvo se obično koristi u peer-to-peer (P2P) mrežama za rješavanje zahtjeva za računarskom snagom i memorijskim prostorom. Ne bi bilo pretjerano reći da je Merkle drveće napravilo blockchain tehnologiju ogroman uspjeh. Hajde da zaronimo u značenje Merkle drveta i kako ono funkcioniše.

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

Pregled Merkle drveta

Jednostavno rečeno, Merkleovo stablo predstavlja način na koji su podaci svrsishodno strukturirani. Omogućava brzu i efikasnu provjeru opsežne količine informacija o blockchainu. Kao što je ranije spomenuto, Ralph Merkle ga je nesvjesno stvorio kao koncept u radu pod naslovom “Certified Digital Signature”. Ali niko nije očekivao da će to postati glavna komponenta decentralizovane knjige u budućnosti.

Merkle drvo je poboljšalo svijet kriptografije od svog početka. Ali postao je vitalan za kriptovalute nakon što ga je tajanstveni kreator Bitcoina iskoristio u osnovnom kodu BTC-a. Nakon toga, Ethereum i druge kriptovalute također su usvojile Merkle stabla.

U slučaju Bitcoin mreže, Merkle stabla su efikasna komponenta koja koristi heševe umjesto informativne datoteke velike veličine za verifikaciju podataka. Merkleovo stablo koristi jedinstvenu deskriptivnu terminologiju da opiše odnose između čvorova i njihovih nivoa.

Svaki pojedinačni blok unutar blockchaina sadrži određeni broj transakcija. Čuvanje svih tih transakcija i pronalaženje koje transakcije pripadaju kojem bloku mogu biti frustrirajuće skupi zadaci. Osim toga, to može negativno utjecati na efikasnost blockchaina. Međutim, s Merkle stablima, sve transakcije su efikasno uređene, što rezultira korištenjem manje podataka za verifikaciju i smanjenom CPU procesiranjem.

Razumijevanje kako Merkle drvo funkcionira u blockchainu

Evo jednostavnog primjera za pojašnjavanje ovog koncepta: 

Zamislite blok podataka poput onog prikazanog iznad koji ima 4 transakcije: L1, L2, L3 i L4. Da bismo pohranili ove transakcije, možemo implementirati koncept Merkleovog stabla tako što ćemo izračunati hash svake transakcije. Poslije računanje, primamo Hash L1, Hash L2, Hash L3 i Hash L4.

Ovi hešovi svake transakcije se pohranjuju u čvor, koji se obično naziva listni čvor, Merkleovog stabla. Ali naš rad se nastavlja, jer moramo formirati nelisne čvorove uparujući lisne čvorove. Nakon izračunavanja, dobijamo Hash 0 i Hash 1, koji se nazivaju roditeljski čvorovi ili nelisni čvorovi hešova L1, L2, L3 i L4.

Konačno, heš Haša 1 i Haša 2 se izračunava tako što ćemo ih upariti zajedno i dolazimo do korijenskog čvora, koji je Merkleov korijen. Kroz ovaj primjer razumijemo da Merkle stabla rade tako što više puta heširaju podređene čvorove sve dok singularni hash ne ostane unutar strukture.

Na ovaj način, Merkle stablo vam tačno govori da li je transakcija uticala na stablo provjeravajući samo korijen stabla. Merkle root je pohranjen u zaglavlju bloka, što ga čini otpornim na neovlašteno korištenje i povećava povjerenje i integritet unutar decentralizirane knjige. Važno je napomenuti da Merkle stabla koriste jednosmjernu hash funkciju i da će se nastaviti sve dok ovo haširanje ne odvoji dokaz podataka od podataka.

Potreba Merkle stabala za blockchain

Sada kada smo razgovarali o tome šta je Merkle drvo i kako funkcioniše, jedino što preostaje jeste da razumemo zašto je ono važno za blockchain. Mnoge prednosti Merkle drveta čine ga neophodnim za blockchain tehnologiju, pa čak i za kripto platforme. Neke od ovih pogodnosti su:

Kada je u pitanju prijenos, računanje i prelazak podataka, kašnjenja nisu dozvoljena. Zbog toga mnogi blockchain koriste Merkle stablo kako bi mrežu zaštitili od bilo kakvih kašnjenja prilikom 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 manipuliranja podataka jer isti podaci postoje na svakom računalu povezanom na P2P mrežu. U ovom slučaju, Merkle stablo olakšava rudarima da identifikuju bilo kakvu vrstu nedosljednosti ili neovlaštenih promjena u transakcijama.

Bez upotrebe ovog koncepta, svi podaci će se morati prenositi po cijeloj mreži, što će rezultirati usporavanjem mreže, smanjenom efikasnošću i nepotrebnim troškovima. Takav scenario se može izbjeći uz pomoć Merkle stabala, koja omogućavaju brzu verifikaciju podataka uz praktičnu računsku snagu i propusni opseg.

Final misli

Merkle stabla zvuči kao komplikovan koncept, ali su ključna komponenta blockchain tehnologije i kriptovaluta. Bez postojanja ovog koncepta, ne bi postojao sistem bez poverenja koji se koristi u Bitcoin, Ethereum i rudarstvu.

Najčešća pitanja:

Q1. Merkle stabla su dizajnirana da postignu šta?
Merkle drvo je dizajnirano kao proces za provjeru podataka kako bi se omogućilo brži rad računara.
Q2. Kakva je veza između Merkle drveta i Ethereuma?
Merkle drvo je vrsta blockchain strukture koja stoji iza ne samo Ethereuma već i Bitcoina i procesa kripto rudarenja. Međutim, Ethereum koristi modificiranu verziju Merkle stabla, poznatog kao drvo Merkle Patricia.
Q3. Kako implementirati Merkle drvo
Da bi se implementirala Merkle stabla, potrebno je početi sa binarnim stablima, u kojima je svaki nelisni čvor heš dva podređena čvora. Ovi listovi mogu sadržavati ili podatke ili hash podataka.
Q4. Koje su neke prednosti Merkle drveta?
Budući da je lagana struktura koja povećava skalabilnost unutar blockchaina, drvo Merkle može se riješiti nepotrebnih podataka i na taj način poboljšati efikasnost. I rudari i korisnici mogu imati koristi od Merkle stabla, jer provjerava pojedinačne dijelove blokova, provjerava transakcije koristeći hešove, a također izračunava hešove dok primaju transakcije.