درختان مرکل Merkle Trees ضامن حفظ امنیت و صرفه جویی در حافظه و قدرت پردازش

درختان مرکل Merkle Trees اجازه می دهد تا بلاک چین ها کارآمد و قابل اعتماد باشند. درختان مرکل می توانند ضمن حفظ امنیت، در حافظه و قدرت پردازش نیز صرفه جویی کنند.برای درک عمیق نحوه عملکرد بلاک چین ها، باید برخی از زیرساخت های اساسی آن را بفهمید و هیچ چیز اساسی تر از درختان مرکل نمی شود. در این مقاله، به ریشه نحوه کار بلاک چین ها با تفحص در درختان مرکل می پردازیم.

درختان مرکل Merkle Trees ضامن حفظ امنیت و صرفه جویی در حافظه و قدرت پردازش

در یک شبکه متمرکز، سازماندهی موثر داده ها چندان مهم نیست زیرا فقط به یک نسخه از آن نیاز است و کاربران به طور کلی باید اعتماد کنند که داده ها معتبر هستند.

در یک شبکه بلاک چین غیرمتمرکز، سازماندهی کارآمد داده ها همه چیز است – هر گره در شبکه به یک کپی یا حداقل دسترسی به همه داده ها در همه زمان ها نیاز دارد. از آنجا که هیچ مرجع مرکزی وجود ندارد، کاربران بلاک چین نیز به روشی برای تأیید صحت اطلاعات دریافتی آنها نیاز دارند. درختان مرکل اینجا وارد میدان می شوند.

درخت مرکل چیست؟

درختان مرکل Merkle Trees اجازه می دهد تا بلاک چین ها کارآمد و قابل اعتماد باشند. با سازماندهی داده ها به روشی خاص، درخت مرکل می تواند ضمن حفظ امنیت همه چیز، در حافظه و قدرت پردازش نیز صرفه جویی کند. امنیت ناشی از رمزنگاری و توابع هش است که در زیر بیشتر توضیح می دهیم.

توابع هش

به طور کلی یک مؤلفه مهم درختان مرکل رمزنگاری است. تابع هش یک فرایند است که اطلاعات را به مجموعه ای از حروف و اعداد منحصر به فرد تبدیل می کند. این رشته منحصر به فرد هش نامیده می شود. اگر حتی مقدار کمی از ورودی تغییر کند، خروجی هش کاملاً تغییر می کند. عملکرد هش رمزنگاری عملکردی یک طرفه است و قرار دادن اطلاعات در آن آسان است، اما بیرون آوردن آن اطلاعات تقریباً غیرممکن است. درخت مرکل برای سازماندهی و تأیید صحت داده ها به هر دو ویژگی متکی است.

درختان مرکل چگونه سازمان یافته اند؟

درختان مرکل Merkle Trees با تقسیم داده ها به قطعات مختلف، بلاک چین ها را بسیار مقیاس پذیرتر می كند. در ابتدایی ترین شکل، یک درخت مرکل کمی شبیه درخت کریسمسی است که هر گره پدر و مادر دقیقاً دارای دو گره کودک است. هش دو گره کودک باعث ایجاد هش گره والدین می شود. این فرآیند تا زمان رسیدن به قسمت ریشه در بالا ادامه می یابد. تقریباً هر مقدار داده را می توان در یک درخت مرکل قرار داد، اما همیشه در قسمت ریشه به پایان خواهد رسید.

درختان مرکل Merkle Trees ضامن حفظ امنیت و صرفه جویی در حافظه و قدرت پردازش
درختان مرکل Merkle Trees ضامن حفظ امنیت و صرفه جویی در حافظه و قدرت پردازش

چگونه کار می کند؟

در یک درختان مرکل Merkle Trees ، داده هایی از قبیل معاملات یک قرارداد هوشمند یا بین حساب ها، تبدیل به رشته ای از اعداد و حروف یا به اصطلاح هش می شوند. این هش دوباره هش می شود، اما این بار بهمراه هش داده های موجود در درخت کناری آن (خواهر یا برادر). هش جدید این دو خواهر و برادر باعث ایجاد هش جدید “والدین” می شود. این فرایند همین طور ادامه پیدا می کند تا به یک ریشه برسد.

به یاد داشته باشید که تغییر هر بخشی از ورودی یک هش باعث تغییر چشمگیر در بازده آن می شود. با دانستن این موضوع، ما همچنین می دانیم که تغییر دادن هر گونه داده در درخت مرکل باعث می شود که هش تغییر کند و هش گره والدین تغییر کند – در نهایت باعث ایجاد تغییر در ریشه می شود. این ویژگی تضمین می کند که اطلاعات موجود در درخت مرکل قفل شود و قابل تغییر نباشد، اما به راحتی می تواند بررسی و تأیید شود.

اثبات درختان مرکل چیست؟

درختان مرکل مرتباً داده هایی را هش می کنند که بعداً بازیابی می شوند، اما اثبات مرکل برای تایید صحت اطلاعات استفاده می شود. اثبات مرکل از اطلاعاتی که شما بررسی می کنید استفاده می کند و تمام شاخه های درخت متصل به آن تا ریشه را تفحص می کند. اگر هش از آن شاخه تا ریشه سازگار باشد، درست است. اگر هش با ریشه مطابقت نداشته باشد، داده ها دستکاری شده اند.

به جای اینکه نیاز به تأیید تمام اطلاعات موجود در کل درخت داشته باشد، اثبات مرکل فقط به محاسبات کافی برای تأیید مقدار کمی از داده ها نیاز دارد تا صحت آن را ارزیابی کند.

چه کسی درختان مرکل را اختراع کرده است؟

درختان مرکل Merkle Trees در سال 1987 توسط رالف مرکل، دانشمند و استاد رایانه، به همراه رمزنگاری کلید عمومی و هش رمزنگاری اختراع شد.

مثال ما به ابتدایی ترین نسخه از درختان مرکل موسوم به درختان مرکل دوتایی با تنها دو گره کودک برای هر والد اشاره دارد، اما با بسیاری از گره های کودک در هر گره والدین می تواند بسیار پیچیده تر باشد. از آنجا که اتریوم باید معاملات را برای قراردادهای هوشمند پردازش کند، از نوع پیچیده تری از درخت مرکل به نام Patricia Trees استفاده می کند.


✅ شاید این مطلب نیز برای شما مفید باشد 🔻🔻🔻🔻🔻🔻


 

چه چیز خاصی در مورد آن وجود دارد؟

بلاک چین هایی مانند اتریوم باید داده های تقریباً 9 میلیون بلاک را ذخیره و پردازش سپس تأیید کنند که هرکدام شامل صدها هزار تراکنش است. حتی یک بلاک چین نسبتاً ساده مانند بیت کوین صدها هزار بلاک و هزاران تراکنش در هر بلاک دارد. درختان مرکل اجازه می دهد که بدون نیاز به نیروی محاسباتی گسترده این اتفاق بیفتد.

اثبات مرکل در مشتریان سبک تر بلاک چین استفاده می شود. برنامه هایی که دارای حافظه کمتری هستند، به افراد امکان می دهند بدون نیاز به بارگیری هر تراکنش و همه داده های موجود در هر بخش، در این بلاک چین شرکت کنند. مشتری های سبک می توانند به سادگی هش ریشه را برای هر بلاک بیابند، سپس در صورت لزوم از اثبات مرکل برای تأیید اطلاعات استفاده کنند.

آینده

بلاک چین هایی مانند اتریوم حتی با درختان مرکل هنوز مقیاس پذیر نیستند، بنابراین، این ابزار رمزنگاری اساسی به زودی از میدان به در نمی رود. هر چقدر جنگل بزرگتر شود، به ریشه های خود بیشتر احتیاج خواهد داشت.

5/5 (2 نظر)

درباره ی علیرضا شفیعی

پژوهشگر و علاقمند در حوزه بلاک چین و ارزهای دیجیتال

مطلب پیشنهادی

جستجوگر بلاکچین بیت کوین (Bitcoin Blockchain Explorer) چیست و چگونه باید از آن استفاده کرد؟

جستجوگر بلاکچین بیت کوین (Bitcoin Blockchain Explorer) چیست و چگونه باید از آن استفاده کرد؟

در این راهنما، نگاهی خواهیم انداخت به طرح اصلی جستجوگر بلاکچین بیت کوین. سپس، معامله‌ …

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *