一文了解梅克尔树的概念和组成

问题：

在中心化网络中，数据通常只能通过单一来源访问，因此组织单一数据副本不需要太多工作，除了信任该系统，别无选择。

但是，在具有多个节点的去中心化网络中，有效地组织数据很重要。在分发数据的区块链中，挑战首先在于有效访问数据，其次，再是进行验证并在所有节点之间准确分发数据副本。

解决方案：

在基于去中心化网络的系统中实现梅克尔树来共享和验证数据。

梅克尔树通过以下方式降低成本：

以共享数据及其验证不需要处理能力的方式组织数据。

它是有效执行的。

梅克尔树的概念

在比特币，以太坊，IPFS，Git，Apache Cassandra和BitTorrent的实现中，共同点在于他们的存储数据的技术，即梅克尔树，该技术是区块链的基本组件，可以高效，安全地验证大型数据结构。

梅克尔树用于在区块链的一个块中存储和组织所有交易，并帮助验证数据的一致性。让我们在下面的图表的帮助下进一步了解该概念，

二进制哈希树

梅克尔树是一个二进制哈希树，其中内部节点的值是其叶节点的哈希。在梅克尔树的根处，我们有交易的哈希，在上图中被表示为H [A]，H [B]，H [C]和H [D]，称为叶节点或子节点。在左树中，H [A]和H [B]分别是数据块L1和L2的哈希值，在右树中，H [C]和H [D]分别是L3和L4的哈希值。内部节点H [AB]是叶节点H [A]和H [B]的串联，类似地，H [CD]是H [C]和H [D]的串联。

梅克尔树的每个叶/子节点都包含交易的哈希，其次是包含叶/子节点（“ H [AB]”和“ H [CD]”的“组合哈希值”的哈希的中间节点），以及然后是根节点，该根节点包含其左树和右树（H [ABCD]）的组合哈希值（称为梅克尔根），如上所述。

有趣的是，如果我们想在某个交易中进行任何更改，则中间节点哈希将发生变化，从而导致根哈希同时发生变化。这意味着，如果某人尝试更改一个特定的交易，则根哈希将被更改，并且一旦根哈希被更改，由于它们相互链接，因此存在的所有块的所有后续哈希将被更改。这样，攻击者就无法尝试操纵数据，因为这样做，他将必须实际更改整个链的事务数据，这当然是不可能完成的任务。这就是梅克尔树的设计之美，这使其成为防篡改的数据结构。

梅克尔树负责数据的完整性，因此您不必浏览整个交易即可查看其可验证性。可以将树划分为小的数据块，这些数据块可用于验证整个网络中的事务。此概念称为梅克尔证明，在去中心化系统中非常有用。梅克尔证明（Merkle Proofs）不需要验证整个树中的所有信息，只需要足够的计算能力即可验证少量数据以查看其是否为真。

应用领域

梅克尔树用于在分散和分布式系统中同步数据，在分散和分布式系统中，相同数据应存在于多个位置。

它们还用于检查数据中的不一致之处，并检测整个数据库副本之间的不一致的地方。

主要好处

梅克尔树可以将数据分成不同的部分，从而提高了大规模的可扩展性，因为梅克尔树可以分为微小的信息块进行验证。

它有效地验证了数据的完整性。

可以将任何数量的数据存储在梅克尔树中，该树将始终以顶部的根哈希结尾。

它提供了高级数据和一致性验证。

在梅克尔证明的帮助下，梅克尔树大大降低了成本。

梅克尔树如何使Umbrella Network受益

由于梅克尔树可帮助有效地组织数据，从而使验证过程使用的计算能力较小，因此，Umbrella Network使用它以低成本将数以千计的真实数据点带到了链上，而不会牺牲安全性和数据完整性。

在Umbrella Network的系统中，梅克尔树上的每个叶子都代表一个预言机的数据点。梅克尔根哈希是梅克尔树中整个交易块的唯一标识符。在代表树中所有数据的梅克尔根哈希上进行了“权益证明”共识，最终验证的交易集以一笔交易费的成本写在链上。

Umbrella利用梅克尔树来批量处理事务，以解决当今预言机中的可扩展性问题。梅克尔树用于汇总数据，允许将多个交易捆绑为一个交易，并且只需支付一次费用。因此，显着减少了将现实世界的数据链上链所需的时间和成本，从而使Umbrella Network成为成本最低的预言机解决方案，并且具有市场上可用的最大数据集。