¿Qué es un árbol Merkle?
Merkle Tree es un tipo de estructura que se utiliza a menudo para verificar rápidamente la integridad de los datos, principalmente en un conjunto de datos. También se le conoce como árbol hash y, en la mayoría de los casos, tiene implementaciones binarias y cada nodo suele tener dos "nodos secundarios". En el mundo de las criptomonedas, esta estructura se utiliza para cifrar datos de blockchain de manera más eficiente y segura, pero lo exploraremos con más detalle más adelante.
Merkle Tree es una forma de verificación de contenido rápida y segura en grandes conjuntos de datos. También ayuda a verificar la coherencia y el contenido de los datos. Merkle Tree es una estructura de datos matemáticos formada por hashes de varios bloques. Estos hashes resumen todas las transacciones en el bloque dado gracias a lo cual los Merkle Trees se utilizan a menudo en
Criptografía
.
Merkle Tree tiene tres tipos de nodos que se pueden encontrar dentro de él. Estos son los siguientes:
Nodo raíz: esto se almacena directamente en el encabezado y también se conoce como raíz de Merkle.
Nodo hoja: consta de valores hash para datos de transacciones. Cada transacción en el bloque tiene sus datos codificados, lo que lleva a la creación de la transacción ID, que luego se almacena en nodos hoja.
Nodo no hoja: por último, Merkle Tree también tiene un nodo que no es hoja, que contiene valores hash de "sus hijos". Conocidos como nodos intermedios, son esencialmente valores hash que se utilizan hasta que el proceso llega a la raíz del árbol.
La esencia de Merkle Tree es tal que permite que las transacciones sean Verificado sin utilizar muchos datos. Esto ayuda a reducir el procesamiento de CPI y, al mismo tiempo, mantiene una seguridad mejorada, ambas cosas son necesarias.
El árbol Merkle tiene
todas las transacciones agrupadas en pares, de modo que cada par tenga un hash calculado que se almacene directamente en el nodo principal encima del par dado. Esto se aplica a los nodos encima de ellos y por encima de ellos y así sucesivamente, hasta llegar a la raíz de Merkle.
Ejemplo de árbol Merkle con raíz de Merkle, nodo sin hoja y nodo hoja, Fuente: geeksforgeeks.org
Veamos un ejemplo sencillo. En el cuadro a continuación, tenemos 4 diferentes transacciones, etiquetadas como A, B, C, D. Primero se aplica un hash a cada transacción, dejándola en forma de Hash A, Hash B, etc. De este modo, se crean cuatro hashes y se emparejan con un nodo hoja, lo que lleva a la creación de nodos no hoja. En este caso, estos son el hash AB y el hash CD, que son resultados del hash hijo A y el hash B, para el hash AB y el hash C y el hash D, para el hash CD.
Estos dos nuevos hashes, que son hashes principales de las cuatro transacciones originales, se vuelven a aplicar hash. Esto los lleva a alcanzar un hash ABCD y una raíz del árbol Merkle. La raíz de Merkle es entonces responsable de un resumen de los datos que contenían las transacciones iniciales. Esta información se almacena en un encabezado de bloque.
Beneficios del árbol Merkle
Merkle Tree como estructura proporciona varios beneficios que luego se explotan también en el
criptomoneda y tecnología blockchain. Antes de ver cómo se utilizan estos beneficios, veamos primero cuáles son.
Sin retrasos: cuando se utilizan árboles Merkle, el Transferir de datos a través de Red se puede realizar sin demoras. Sin el uso de Merkle Tree, esto no es posible ya que todos los datos deben transferirse a todo Red para su verificación, lo que provoca retrasos.
Proceso de verificación eficiente: se necesita utilizar muy poca memoria durante el proceso de verificación gracias a cómo están estructurados los datos. Esto significa que la validez e integridad de la transacción pueden ser Verificado en casi ningún momento. Además, gracias a esto, sólo es necesario enviar una pequeña cantidad de datos en comparación con el tamaño del conjunto de datos.
Poco espacio en disco: De la mano del beneficio mencionado anteriormente también está el tamaño del espacio en disco que ocupa Merkle Tree, que es considerablemente pequeño en comparación con otras estructuras de datos. Esto conduce a la verificación de transacciones con ancho de banda viable y potencia computacional.
Detección de manipulación: cada transacción se almacena dentro del árbol Merkle. Esto significa que cualquier intento de cambiar una transacción conduce a llegar a la raíz de Merkle y contiene la información en el encabezado del bloque. De este modo, es fácil comparar los datos actuales con la versión manipulada y detectar rápidamente cualquier intento de fraude.
Merkle Árboles y criptomonedas
Si bien no hay muchas personas sin conocimientos técnicos que presten atención a Merkle Trees en la comunidad de criptomonedas, los cypherpunks o los partidarios técnicamente avanzados de las criptomonedas conocen el valor de Merkle Trees en esta esfera. Los Merkle Trees son esenciales para la tecnología blockchain, ya que facilitan una verificación rápida y sencilla. De hecho, este tipo de verificación no sería posible con ninguna otra técnica o estructura.
Árbol Merkle otorga el poder sobre enormes conjuntos de datos a los desarrolladores, quienes pueden comprimirlos de manera efectiva eliminando todos los datos innecesarios, para luego convertirlos en hashes. En el mundo de las criptomonedas, los beneficios de esto pueden manifestarse, por ejemplo, a través de la eficiencia del combustible, la escalabilidad efectiva, la autenticación de pagos básica, la verificación de transacciones o una estructura liviana.
Merkle Tree divide los datos en pequeñas partes de información, Fuente: simplilearn.com
Merkle Trees en cripto – Bitcoin y Ethereum
Después de analizar brevemente qué son los Merkle Trees o cómo se usan en el espacio de las criptomonedas, profundicemos ahora en ejemplos más concretos de sus casos de uso.
Bitcoin
Muchos de ustedes probablemente lo habrán adivinado, pero Bitcoin usa Merkle Trees en muchos casos. El más obvio es su uso en el encabezado del bloque de Bitcoin, ya que en él se coloca el hash de cada transacción que sea Disponible dentro del bloque.
Sin embargo, eso no es todo. La estructura del árbol Merkle también se utiliza en
minería o verificación. Para los mineros, la raíz de Merkle es crucial para mejorar la eficiencia de todos los procesos. Gracias a esta estructura y sus características inherentes, una vez que el minero verifica el encabezado de los bloques una vez que se han convertido en el árbol Merkle. Por lo tanto, verificar la raíz de Merkle significa un enfoque mucho más efectivo que verificar todo el bloque.
Esta estructura también se utiliza en verificación, más específicamente en los casos en que un nodo se opera desde un dispositivo relativamente débil. Si el dispositivo tiene recursos limitados, en lugar de descargar cada hash y bloque, utilizará la prueba Merkle, que contiene el Confirmación de que una transacción está presente en un bloque. Esto luego reduce la cantidad de hashes y permite que se realice la verificación sin necesidad de tantos recursos energéticos.
Etereum
La segunda criptomoneda más grande, Ethereum, se basa en Merkle Patricia Tree, una versión modificada de Merkle Tree. Esto significa que cada bloque en esta cadena de bloques no consta de uno, sino de tres árboles Merkle, y cada una de las raíces tiene su propio propósito.
El primero es la raíz de cada transacción. El segundo muestra el estado de la transacción. Y la última raíz es el recibo de toda la transacción. De este modo, cualquiera puede mirar la raíz de Merkle y ver si la transacción se encuentra en un bloque específico, si ya fue aprobada y enviada y cuál fue el saldo de la transacción, gracias a Merkle Trees.
Conclusión
La estructura del árbol Merkle se ha vuelto cada vez más importante en el movimiento criptográfico una vez que se inventaron las criptomonedas. Con la primera, Bitcoin, utilizando Merkle Trees en muchos aspectos, este tipo de estructura se extendió también a otras criptomonedas gracias a los beneficios que aporta a los proyectos subyacentes.
OrangeX.com Equipo