עצים של מרקל עץ: איך עובד אימות בלוקצ’יין

עץ מרקל מאפשר מחשבים ברשת כדי לאמת רשומות בודדות מבלי לבדוק ולשוות גרסאות של כל מסד הנתונים. הם עושים זאת על ידי שימוש בקריפטוגרפיה החושפת רשומה בודדת תוך הבטחה כי כל שאר הרשומות במסד הנתונים לא שונו. עצי מרקל היו פטנטים לראשונה בשנת 1979 על ידי ראלף מרקל, והיו מפתח חשוב לאימות מסדי נתונים לאורך ההיסטוריה של המחשבים..

עצות מרקל שימושיות במיוחד עבור רשתות מבוזרות בהן מספר מחשבים שומר עותקים של אותו מסד נתונים או ספר חשבונות. כאשר סאטושי יצר ביטקוין, השימוש בעץ מרקל לאימות עסקאות היה דבר לא פשוט. בגלל האופי המופץ של הבלוקצ’יין, אנו זקוקים לדרך מאובטחת ומהירה לוודא שלכולם ברשת יש אותו ספר חשבונות.

אם למדת בלוקצ’יין, סביר להניח ששמעת על עצי מרקל ושורשי מרקל. עם זאת, משקיעים וחובבים רבים אינם יודעים כיצד הם עובדים. בהתחשב בכך שהם חלק מרכזי באבטחה ובאמון בבלוקצ’יין, כדאי להבין את היסודות. מנגנון גאוני זה מאפשר אחסון ושליפה של מיליוני עסקאות בלוקצ’יין.

הצורך באימות יעיל

נתחיל מהיסודות. מדוע אנו זקוקים לעצי מרקל ומה הופך אותם לשימושיים בהקשר של הבלוקצ’יין?

כדי לענות על שאלה זו, שקול לאימות עולם ללא עצי מרקל. אם לביטקוין לא היו עצי מרקל, כל צומת ברשת יצטרך לשמור עותק מלא של כל עסקה אחת שהתרחשה אי פעם בביטקוין. ואז, כאשר מאשרים עסקה קודמת, צומת יצטרך להגיע לרשת ולקבל עותקים של ספר החשבונות מעמיתיו. שורה אחר שורה, הצומת יצטרך להשוות כל רשומה לרשומות שלה כדי לוודא שחשבונות הרשת תואמים בדיוק. אם שינויים כלשהם יחלפו, זה יפגע באבטחת הרשת.

מכיוון שאימות הנתונים מחייב את הנתונים עצמם, כל בקשת אימות בודדת בביטקוין תדרוש מנות מידע עצומות לרשת. לאחר מכן, המחשב המאמת יצטרך להקדיש כוח עיבוד להשוואת פנקסי הספרים כדי לוודא שאין שינויים.

עצי מרקל פותרים את הבעיה על ידי כביסה של הרשומות בפנקס. זה למעשה מבטל את הוכחת הנתונים מהנתונים עצמם. חשיפות אלה הן בסדרי גודל קטנים יותר מהחשבונית עצמה, כך שהוכחת תוקף העסקה כרוכה רק בשליחת מנות קטנות ברחבי הרשת. זה מאפשר לך להוכיח ששתי גרסאות של ספר חשבונות עולות בקנה אחד עם כוח מחשוב מינימלי ורוחב הפס של הרשת.

אם זה נשמע נהדר, זה בגלל שזה. עצי מרקל הם המצאה קריפטוגרפית מגניבה באמת. אז, עכשיו השאלה היא איך הם עובדים?

רענון מהיר של Hashing

לפני שנכנס לפרטים של עצי מרקל, אנו זקוקים ליסודות קריפטוגרפיים בגיבוב. רשתות חסימות משתמשות בגיבוב בכל מקום, החל מהוכחת אלגוריתמי עבודה ועד אימות קבצים. חשיש הוא אבן הפינה של הצפנה מודרנית.


מבלי להיכנס רחוק מדי לעשבים, חשיש הוא סוג של אלגוריתם שלוקח כל קלט, לא משנה באורך, ומפיק פלט אקראי באורך סטנדרטי. לדוגמה, בביטקוין, העסקה “אליס שולחת לבוב 1 BTC” נראית בסופו של דבר כמו מחרוזת של תווים אקראיים:

“3cbcf3e1075b0b3357140de438336733bd6927cd1e78d36cc278324fcce932ad”

מחרוזת הדמויות הזו היא החשיש, והיא דטרמיניסטית. כלומר “א -> B 1BTC “תמיד חותך לאותה פלט.

עם זאת, לחשיפות יש עוד נכס נהדר. אפילו שינוי קטן במפולות הכניסה לשינוי דרסטי בתפוקה. אם נשנה מעט את העסקה ל”א-> B 1.1BTC, “ואז החשיש הופך להיות שונה לחלוטין. לכן, זה ברור מיד אם שיא השתנה אפילו על ידי דמות אחת.

האש מדהים גם מסיבות אחרות, אך ההבנה כי האש הם דטרמיניסטיים ושינויים מייצרים מפל מספיקה בכדי לקבל את האופן שבו פועל עץ מרקל..

איך אתה עושה עץ מרקל

עץ מרקל פשוט

עץ מרקל. עצי מרקל של בלוקצ’יין כוללים אלפי חשיפות. רק 8 מתוארים כאן.

עכשיו, הגיע הזמן לבנות את עץ המרקל שלנו. אנו נקרא לעסקת אליס / בוב שלנו למעלה מ”עסקה A. ” כאשר אותה עסקה מתווספת לבלוקצ’יין, היא הופכת לחלק מחסימה עם עסקאות אחרות. למען הפשטות, פשוט נקרא לעסקאות האלה B, C ו- D.

כל אחת מאותן עסקאות מתחזקת, ולכן איננו צריכים להחזיק בפרטים של מי וכמה העסקה הייתה. אבל, אנחנו עדיין יכולים להוכיח שלא טופלו בעסקה כי יש לנו את כל החשיפות. עכשיו יש לנו H (A), H (B), H (C) ו- H (D).

להחזיק בארבע חשיפות זה לא כזה עניין גדול. עם זאת, כל חסימת ביטקוין מכילה כ -2,000 עסקאות, כך שההחזקה וההעברה של כל אותם חשיפות הם יותר מדי אחסון ורוחב פס. עץ מרקל פותר את הבעיה על ידי זיווג עסקאות וביסוסן יחד.

כעת, H (A) + H (B) = H (AB) ו- H (C) + H (D) = H (CD). על ידי שילוב וביצוע של עסקאות, צמצמנו את מספר החשיפות שעלינו לאחסן בחצי. אנחנו יכולים לעשות את אותו הדבר שוב אז H (AB) + H (CD) = H (ABCD). על ידי כך, כעת יש לנו רק חשיש אחד לאחסון שהוא דטרמיניסטי על סמך החשיפות של כל העסקאות הבסיסיות. חשיש יחיד זה נקרא שורש מרקל.

אימות עסקאות באמצעות שורש מרקל

חשיש השורש של עץ מרקל הוא חלק מרכזי בכל גוש ביטקוין שמקושר לבלוק הבא בשרשרת.

לכל בלוק ביטקוין יש את שורש ה- Merkle הכלול בכותרת החסימה. כך אנו מאמתים את תוכן החסימה ועקביות של פנקסים מרובים. אם לעותק שלי של הבלוקצ’יין יש אותו שורש מרקל לבלוק כמו העותק שלך של הבלוקצ’יין, אז אנחנו יודעים שכל העסקאות באותו בלוק זהות ואנחנו מסכימות עם ספר החשבונות. אפילו חוסר עקביות זעיר יוביל לשורשי מרקל שונים בתכלית בגלל תכונותיו של חשיש.

merkle לאשר tx

כדי לאשר את העסקה D, צריך לדעת רק H (AB), H (C), H (D) ו- H (EFGH).

אם יש אי-התאמה בשורש מרקל, אני יכול לבקש את שתי תת-חשיפות מרשות מהימנה. משם, אנו יכולים לצמצם את התקליט שאיננו מסכימים עליו על ידי בקשת תוספות משנה נוספות. כתוצאה מכך אנו יכולים לזהות פערים מבלי שנצטרך לעבור שורה אחר שורה דרך כל ספר החשבונות.

סיכום

רשתות חסימות, מאגרי מידע ורשתות ברחבי העולם משתמשות בעצי מרקל כדי לתאם במהירות וביעילות רשומות על פני מספר מחשבים. כעת, לאחר שהבנתם את היסודות, קל להבין מדוע דרך זו של מבנה הופכת את בלוקצ’יין לאבטח ויעיל.

Mike Owergreen Administrator
Sorry! The Author has not filled his profile.
follow me
Like this post? Please share to your friends:
Adblock
detector
map