מהו עץ מרקל בבלוקצ'יין ואיך הוא עובד?

טעימות עיקריות:

• אל האני עץ מרקל הוא סוג של עץ חשיש בינארי שיש לו 3 סוגי צמתים: צמתים עלים, צמתים שאינם עלים וצמתי שורש.
• עץ מרקל שימושי לאימות ותחזוקה של שלמות העסקה בכל ספר חשבונות מבוזר.
• עץ מרקל נראה בביטקוין כמו גם באת'ריום.

מבוא

Cryptocurrencies הם כבר לא נושא לא ידוע, וגם לא blockchain, הטכנולוגיה מאחורי מקורם. עבור כל חובב קריפטו, הבנת מבני בלוקצ'יין וכיצד הם פועלים היא הצעד הראשון להבנת הטבע האמיתי של קריפטו.

בעוד שהבנת מבני בלוקצ'יין שונים היא המקום שבו עצי מרקל נכנסים לתמונה. פותח כרעיון עוד בשנת 1980 על ידי ראלף מרקל מאוניברסיטת סטנפורד, עץ מרקל משמש בדרך כלל ברשתות עמית לעמית (P2P) כדי להתמודד עם דרישות כוח מחשוב ושטח זיכרון. זה לא יהיה מוגזם לומר שעצי מרקל הפכו את טכנולוגיית הבלוקצ'יין להצלחה עצומה. אז בואו נצלול למשמעות מאחורי עץ מרקל וכיצד הוא פועל.

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

סקירה כללית של עץ מרקל

במילים פשוטות, עץ מרקל מייצג את האופן שבו הנתונים בנויים באופן מכוון. הוא מאפשר אימות מהיר ויעיל של כמות מידע נרחבת על בלוקצ'יין. כפי שהוזכר קודם לכן, ראלף מרקל יצר אותו ללא ידיעתו כקונספט במאמר שכותרתו "חתימה דיגיטלית מוסמכת". אבל אף אחד לא ציפה שזה יהפוך למרכיב מרכזי בפנקס חשבונות מבוזר בעתיד.

עץ מרקל שיפר את עולם ההצפנה מאז הקמתו. אבל זה הפך להיות חיוני עבור מטבעות קריפטוגרפיים לאחר שהיוצר המסתורי של ביטקוין השתמש בו בקוד הבסיסי של BTC. לאחר מכן, Ethereum ומטבעות קריפטוגרפיים אחרים אימצו גם הם עצי מרקל.

במקרה של רשת הביטקוין, עצי מרקל הם רכיב יעיל המשתמש ב-hash במקום בקובץ המידע הגדול לאימות הנתונים. עץ מרקל משתמש בטרמינולוגיה תיאורית ייחודית כדי לתאר את היחסים בין צמתים ורמותיהם.

כל בלוק בודד בתוך הבלוקצ'יין מכיל מספר עסקאות. אחסון כל העסקאות הללו ומציאת עסקאות מסוימות שייכות לאיזה בלוק עשויות להיות משימות יקרות עד כדי מתסכל. בנוסף, זה יכול להשפיע לרעה על היעילות של בלוקצ'יין. עם זאת, עם עצי Merkle, כל העסקאות מסודרות ביעילות, וכתוצאה מכך שימוש בפחות נתונים לאימות ועיבוד מעבד מופחת.

להבין כיצד פועל עץ מרקל בבלוקצ'יין

הנה דוגמה פשוטה להבהרת מושג זה: 

תארו לעצמכם בלוק נתונים כמו זה שמוצג לעיל שיש לו 4 עסקאות: L1, L2, L3 ו-L4. כדי לאחסן את העסקאות הללו, נוכל ליישם את הרעיון של עץ מרקל על ידי חישוב ה-hash של כל עסקה. לאחר חישוב, אנו מקבלים Hash L1, Hash L2, Hash L3 ו- Hash L4.

הגיבובים הללו של כל עסקה מאוחסנים בצומת, הנקרא בדרך כלל צומת עלים, של עץ המרקל. אבל העבודה שלנו נמשכת, שכן עלינו ליצור צמתים שאינם עלים על ידי זיווג צמתים עלים. לאחר החישוב, נקבל Hash 0 ו- Hash 1, הנקראים צמתים האב או צמתים שאינם עלים של הגיבובים של L1, L2, L3 ו-L4.

לבסוף, ה-hash של Hash 1 ו- Hash 2 מחושב על ידי צימוד ביניהם, ואנו מגיעים לצומת השורש, שהוא שורש Merkle. באמצעות דוגמה זו, אנו מבינים שעצי מרקל פועלים על ידי גיבוב צמתים של ילד שוב ושוב עד ש-hash יחיד נשאר בתוך המבנה.

בדרך זו, עץ מרקל אומר לך בדיוק אם עסקה השפיעה על העץ על ידי בדיקת שורש העץ בלבד. שורש Merkle מאוחסן בכותרת הבלוק, מה שהופך אותו לעמיד בפני חבלה ומשפר את האמון והשלמות בתוך ספר חשבונות מבוזר. חשוב לציין שעצי מרקל משתמשים בפונקציית גיבוב חד כיוונית וימשיכו עד שהגיבוב הזה יפריד בין הוכחת הנתונים לנתונים.

ההכרח של עצי מרקל לבלוקצ'יין

כעת, לאחר שדנו מהו עץ מרקל וכיצד הוא פועל, הדבר היחיד שנותר לעשות הוא להבין מדוע הוא חשוב לבלוקצ'יין. היתרונות הרבים של עץ מרקל הופכים אותו להכרח עבור טכנולוגיית בלוקצ'יין ואפילו פלטפורמות קריפטו. חלק מהיתרונות הללו הם:

כאשר מדובר בהעברת, מחשוב ומעבר נתונים, עיכובים אינם מותרים. זו הסיבה שבלוקצ'יין רבים משתמשים בעץ מרקל כדי לשמור על הרשת נקייה מכל סוג של עיכובים בזמן העברת נתונים. על ידי הפחתת כמות הזיכרון הנדרשת להוכחת שלמות ותקפות הנתונים, עצי מרקל הופכים לחלק חיוני מבלוקצ'יין.

בבלוקצ'יין הביטקוין, שהוא P2P מבוזר, יכולות להיות חוסר עקביות או אפילו שיבוש בנתונים מכיוון שאותם נתונים קיימים בכל מחשב המחובר לרשת P2P. במקרה זה, עץ מרקל מקל על הכורים לזהות כל סוג של חוסר עקביות או התעסקות בעסקאות.

ללא שימוש בתפיסה זו, כל הנתונים יצטרכו להיות מועברים בכל רחבי הרשת, מה שגורם להאטה ברשת, יעילות מופחתת והוצאות מיותרות. ניתן להימנע מתרחיש כזה בעזרת עצי מרקל, המאפשרים אימות נתונים מהיר עם כוח חישוב מעשי ורוחב פס.

מחשבות סופיות

עצי מרקל נשמעים כמו מושג מסובך, אבל הם מרכיב מכריע בטכנולוגיית בלוקצ'יין ובמטבעות קריפטוגרפיים. ללא קיומו של מושג זה, לא תהיה מערכת חסרת אמון בשימוש בביטקוין, את'ריום וכרייה.

שאלות נפוצות:

שאלה 1. עצי מרקל נועדו להשיג מה?
עץ מרקל תוכנן כתהליך לאימות נתונים כדי לאפשר למחשבים לעבוד מהר יותר.
שאלה 2. מה הקשר בין עץ מרקל לאתריום?
עץ מרקל הוא סוג של מבנה בלוקצ'יין שעומד מאחורי לא רק את'ריום אלא גם ביטקוין ותהליך כריית הקריפטו. עם זאת, Ethereum משתמש בגרסה שונה של עץ מרקל, הידוע בכינויו עץ מרקל פטרישיה.
שאלה 3. כיצד ליישם את עץ מרקל
כדי ליישם עצי מרקל, צריך להתחיל עם עצים בינאריים, שבהם כל צומת שאינו עלים הוא ה-hash של שני צמתים צאצאים. עלים אלה יכולים להכיל את הנתונים או את hash של הנתונים.
שאלה 4. מהם כמה יתרונות של עץ מרקל?
בהיותו מבנה קל שמגביר את המדרגיות בתוך הבלוקצ'יין, עץ המרקל יכול להיפטר מנתונים מיותרים ובכך לשפר את היעילות. גם כורים וגם משתמשים יכולים להפיק תועלת מעץ Merkle, שכן הוא מאמת חלקים בודדים של בלוקים, בודק עסקאות באמצעות גיבוב, וגם מחשב גיבוב בזמן שהם מקבלים עסקאות.