マークル ツリーとは何ですか?
マークル ツリーは、主にデータセット内のデータの整合性を迅速に検証するためによく使用される構造のタイプです。これはハッシュ ツリーとしても知られており、ほとんどの場合バイナリ実装であり、各ノードには通常 2 つの「子ノード」があります。暗号通貨の世界では、この構造はブロックチェーン データをより効率的かつ安全に暗号化するために使用されますが、これについては後ほど詳しく説明します。
マークル ツリーは、ビッグ データ セット全体でコンテンツを迅速かつ安全に検証する方法です。データの一貫性と内容を検証するのにも役立ちます。マークル ツリーは、さまざまなブロックのハッシュで構成される数学的データ構造です。これらのハッシュは、マークル ツリーがよく使用されるおかげで、指定されたブロック内のすべてのトランザクションを要約します。
暗号化.
マークル ツリーには 3 種類のノードが含まれています。これらは次のとおりです。
ルートノード: これはヘッダーに直接保存され、マークル ルートとしても知られています。
リーフノード: はトランザクション データのハッシュ値で構成されます。ブロック内の各トランザクションのデータはハッシュされ、トランザクション ID が作成され、リーフ ノードに格納されます。
非リーフ ノード: 最後に、マークル ツリーには非リーフ ノードもあり、これには「その子」のハッシュ値が含まれます。中間ノードとして知られるこれらは、本質的にプロセスがツリー ルートに到達するまでに使用されるハッシュ値です。
マークル ツリーの本質は、大量のデータをまったく使用せずにトランザクションを 認証済み できるようにすることです。これは、強化されたセキュリティを維持しながら、CPI の処理を下げるのに役立ちますが、この両方が必要です。
マークル ツリーには、
すべてのトランザクションをペアにグループ化、つまり、各ペアには、指定されたペアの上の親ノードに直接保存される計算されたハッシュが含まれます。これは、マークル ルートに到達するまで、その上のノードとその上のノードに適用されます。
マークル ルート、非リーフ ノード、リーフ ノードを含むマークル ツリーの例、出典: geeksforgeeks.org
簡単な例を見てみましょう。以下のチャートには、A、B、C、D というラベルが付けられた 4 個の異なるトランザクションがあります。各トランザクションは最初にハッシュされ、ハッシュ A、ハッシュ B などの形式になります。このようにして 4 つのハッシュが作成され、リーフ ノードとペアになり、非リーフ ノードの作成につながります。この場合、これらはハッシュ AB とハッシュ CD であり、ハッシュ AB の子ハッシュ A とハッシュ B、およびハッシュ CD のハッシュ C とハッシュ D の結果です。
これら 2 つの新しいハッシュは、元の 4 つのトランザクションの親ハッシュであり、再度ハッシュされます。これにより、ハッシュ ABCD とマークル ツリーのルートに到達します。その後、マークル ルートは、最初のトランザクションが保持したデータの概要を担当します。この情報はブロック ヘッダーに保存されます。
マークル ツリーの利点
マークル ツリーは構造としていくつかの利点をもたらし、それらは次の分野でも活用されます。
暗号通貨とブロックチェーン技術。これらの特典がどのように使用されるかを説明する前に、まずそれらが何であるかを見てみましょう。
遅延なし: マークル ツリーが使用されている場合、ネットワーク を介したデータの 振替 は遅延なく実行できます。マークル ツリーを使用しないと、検証のためにすべてのデータを ネットワーク 全体に転送する必要があり、遅延が発生するため、これは不可能です。
効率的な検証プロセス: データの構造上、検証プロセス中に使用するメモリは非常に少なくて済みます。これは、取引の有効性と完全性が 認証済み ほとんどあっという間に。また、この方法のおかげで、データセットの規模に対して送信するデータ量は少なく済みます。
ディスク容量が少ない: は、上記の利点と密接に関連して、マークル ツリーが占有するディスク領域のサイズも他のデータ構造と比較してかなり小さくなります。これにより、実行可能な帯域幅と計算能力を備えたトランザクションの検証が可能になります。
改ざんの検出: すべてのトランザクションはマークル ツリー内に保存されます。これは、トランザクションを変更しようとするとマークル ルートに到達し、その情報がブロック ヘッダーに含まれることを意味します。したがって、現在のデータと改ざんされたバージョンを比較するのは簡単で、不正行為の試みを迅速に検出できます。
マークル ツリーと暗号通貨
暗号通貨コミュニティではマークル ツリーに注目している非技術者は多くありませんが、サイファーパンクや暗号通貨の技術的に高度な支持者は、この分野におけるマークル ツリーの価値を知っています。マークル ツリーは迅速かつ簡単な検証を容易にするため、ブロックチェーン テクノロジにとって不可欠です。実際、この種の検証は他の技術や構造では不可能です。
マークル ツリー は、開発者に巨大なデータ セットに対する権限を与え、不要なデータをすべて削除して後でハッシュに変換するだけでデータ セットを効果的に圧縮できます。暗号通貨の世界では、この利点は、たとえば、燃料効率、効果的なスケーラビリティ、基本的な支払い認証、トランザクションの検証、または軽量構造を通じて明らかになります。
マークル ツリーはデータを情報の小さな部分に分割します。出典: simplilearn.com
暗号通貨のマークル ツリー – ビットコインとイーサリアム
マークル ツリーとは何か、または暗号通貨分野でどのように使用されているかを簡単に説明した後、その使用例のより具体的な例を見ていきましょう。
ビットコイン
ご存知の方も多いと思いますが、ビットコインではマークルツリーが多くの場面で使われています。最も明白なのは、ビットコインのブロックヘッダーでの使用です。これは、ブロック内の 利用可能 であるすべてのトランザクションのハッシュがそこに配置されるためです。
しかし、それだけではありません。マークルツリー構造は以下でも使用されています。
マイニングまたは検証。マイナーにとって、マークル ルートはすべてのプロセスの効率を向上させる上で非常に重要です。この構造とその固有の特性のおかげで、マイナーはブロックがマークル ツリーに組み込まれた後、ブロック ヘッダーをチェックします。したがって、マークル ルートをチェックすることは、ブロック全体をチェックしてから、より効果的なアプローチを意味します。
この構造は検証にも使用され、特にノードが比較的弱いデバイスから動作する場合に使用されます。デバイスのリソースが限られている場合、すべてのハッシュとブロックをダウンロードする代わりに、トランザクションがブロック内に存在することを示す ネットワーク確認 を含むマークル証明を使用します。これにより、ハッシュの数が減り、多くのエネルギー リソースを必要とせずに検証を実行できるようになります。
イーサリアム
2 番目に大きい暗号通貨であるイーサリアムは、マークル ツリーの修正バージョンであるマークル パトリシア ツリーに基づいています。これは、このブロックチェーン内のすべてのブロックが 1 つではなく 3 つのマークル ツリーで構成されており、各ルートには独自の目的があることを意味します。
最初のトランザクションは、すべてのトランザクションのルートです。 2 番目はトランザクションの状態を示します。そして最後のルートはトランザクション全体の受信です。マークル ツリーのおかげで、誰でもマークル ルートを調べて、トランザクションが特定のブロックで見つかったかどうか、すでに承認されて送信されたかどうか、トランザクションの残高を確認することができます。
結論
マークル ツリー構造は、暗号通貨が発明されて以来、暗号化運動においてますます重要になってきました。最初のものであるビットコインでは、多くの面でマークル ツリーが使用されており、このタイプの構造は、基礎となるプロジェクトに提供される利点のおかげで、他の暗号通貨にも広がりました。
OrangeX.com チーム