درخت مرکل چیست؟

درخت مرکل چیست؟

درخت مرکل یکی از دلایلی است که امروزه فناوری بلاکچین  به موفقیت بسیار بالایی رسیده است. در اینجا یک مرور کلی درباره ماهیت و دلیل اهمیت آن خواهیم داشت.

اگر درگیر دنیای رمز ارز ها هستید، احتمالاً جمله “درخت مرکل” را شنیده اید و کمی احساس سر در گمی کرده اید. حتی در درون جامعه رمز ارزها، درخت مرکل (که به عنوان درخت های هشی باینری نیز شناخته می شود) یک مفهوم کاملاً جا افتاده نیست، اما همچنین چندان هم پیچیده نیستند.

به زبان خیلی ساده، یک درخت مرکل راهی است برای ساختن داده هایی با حجم بزرگی از اطلاعات که بسیار کارآمد و سریع برسی و تایید می شوند.

آنها به یک مؤلفه مهم فناوری بلاکچین و رمز ارز ها تبدیل شده اند، بنابراین می خواهیم نگاه دقیق تری به این مفهوم داشته باشیم.

در این مقاله ما تمام آنچه شما باید در مورد درخت مرکل بدانید را پوشش می دهیم، و اینکه چرا آنها برای فناوری بلاکچین مهم هستند.

درخت مرکل چیست؟

درخت مرکل از سال 1979 میلادی وجود داشته است، زمانی که مردی به نام رالف مرکل در دانشگاه استنفورد تحصیل می کرد. مرکل در زمان اقامت خود در استنفورد مقاله ای با عنوان “امضای دیجیتالی معتبر” نوشت و ناآگاهانه مؤلفه اصلی بلاکچین را ایجاد کرد. مرکل در مقاله خود روش جدیدی را برای ایجاد اثبات داده ها شرح داد. در اصل، مرکل فرایندی را برای تأیید داده ها طراحی کرد که به کامپیوترها امکان می داد بسیار سریعتر از گذشته کار کنند.

ایده مرکل که اکنون به آن درخت مرکل گفته می شود، اساساً دنیای رمزنگاری را تغییر داده است، از جمله عملکرد پروتکل های رمزگذاری شده رایانه ای. در نتیجه، درختان مرکل طی سالها محبوبیت زیادی پیدا کردند، به خصوص وقتی صحبت از رمزارز ها شد. در واقع، آنها چندین بار در مقاله Satoshi Nakamoto که بیت کوین را معرفی کرده، ذکر شده اند و از آنها در کد های بنیادی بیت کوین استفاده می شود. رمز ارز های  دیگری نیز مانند اتریوم درخت مرکل را تصویب کرده اند.

نکته مهم

قبل ازفرو رفتن بیشتر به درختان مرکل، ذکر این نکته ضروری است.

بلاکچین: همانطور که از قبل می دانید، هر معامله در یک بلاکچین که دارای ID معامله منحصر به فرد خود است ذخیره می شود. برای اکثر بلاکچین ها، یک کد 64 کاراکتر است که 256 بیت (یا 32 بایت) از حافظه را می گیرد.

وقتی به این واقعیت فکر می کنید که بلاکچین ها معمولاً از صدها هزار بلاک تشکیل شده اند و هر بلاک می تواند تا چندین هزار معامله را در خود داشته باشد، روشن می شود که فضای حافظه و قدرت محاسباتی دو مشکل بزرگ هستند. در نتیجه، استفاده هرچه کمتر از اطلاعات در هنگام پردازش و تأیید معاملات سودمند تر می باشد . این کار نه تنها زمان پردازش CPU را کاهش می دهد بلکه سطح بالاتری از امنیت را نیز تضمین می کند.

ریشه مرکل (merkle root)

این دقیقاً همان کاری است که درختان مرکل انجام می دهند. در اصل، درختان  مرکل تعداد زیادی شناسه معامله را دریافت می کنند  و آنها را از طریق یک فرایند ریاضی اجرا کرده  که منجر به ساخت  یک کد 64 کاراکتری می شود، که به آن یک ریشه مرکل گفته می شود. ریشه مرکل (merkle root)  بسیار حیاتی است زیرا به هر رایانه ای اجازه می دهد که یک معامله خاص  را که در یک بلاک خاص در حد امکان انجام شده است، به سرعت تأیید کند.

ریشه مرکل چیست و چگونه کار می کند؟

قبل از اینکه بیشتر به این موضوع بپردازیم، مهم است که به طور خلاصه در مورد هش صحبت کنیم. توابع هشینگ(hashing)، الگوریتم های ریاضی هستند که ورودی ها را می گیرند و خروجی های منحصر به فردی تولید می کنند. برخی از متداول ترین عملکردهای هش کردن MD5 ، SHA-3 و SHA-256 هستند. آخرین مورد توسط بیت کوین استفاده می شود.

همان طور که اکنون می دانیم، به تک کدی که درخت مرکل تولید می کند، ریشه مرکل گفته می شود. هر بلاک مجزا در بلاک چین دارای یک ریشه مرکل می باشد. نحوه تولید یک ریشه مرکل  کمی پیچیده تر است، اما مهم این است که  بتوان آن را درک کرد.

با طراحی، درخت مرکل همیشه همه ورودی های داده ها را به صورت جفت گروه بندی می کند. اگر تعداد ورودی عجیبی رخ دهد، آخرین ورودی کپی شده و با خودش جفت می شود. این مربوط به تمام شناسه های معامله است که در یک بلاک زنجیره ای روی یک بلاک نوشته شده است.

به عنوان مثال  بیایید بگوییم که یک بلاک واحد شامل 424 معامله است. درخت مرکل با گروه بندی این معاملات به 212 جفت آغاز به کار می کند. قدم بعدی این است که جفت شناسه تراکنش 212 بتواند یک عملکرد هش را طی کنند. این منجر به 212 کد 64 کاراکتری جدید می شود.

این روند ادامه پیدا می کند. 212 کد جدید جفت می شوند و به 106 جفت تبدیل می شوند. این روند دوباره تکرار می شود، تعداد کدها را در هر بار نصف می کنیم، تا اینکه فقط یک کد باقی بماند. این کد ریشه مرکل می باشد.

مثال برای درخت مرکل

برای کمک به تحکیم این مفهوم، در اینجا یک مثال بسیار ساده از درخت مرکل آورده شده است. بیایید تصور کنیم که چهار معامله در یک بلوک انجام شده است: A ، B ، C و D هر معامله پس از آن هش شده است و ما را با این موارد کنار گذاشته است:

Hash A

Hash B

Hash C

Hash D

هش ها با هم زوج می شوند که منجر به:

Hash AB

Hash CD

این دو هش کنار هم جمع شده اند تا ریشه مرکل ما را به ما دهند: Hash ABCD . در واقع، یک درخت مرکل بسیار پیچیده تر از این است (به خصوص وقتی که در نظر بگیرید که هر شناسه تراکنش 64 کاراکتر دارد) اما این تئوری باید به شما ایده ای بدهد که الگوریتم ها چگونه کار می کنند و چرا آنقدر مؤثر می باشند.

فواید درخت مرکل

درخت مرکل می تواند میزان داده هایی را که باید برای اهداف تأیید حفظ شوند، بطور چشمگیری کاهش دهد. این کار می تواند بصورت محلی یا بر روی یک سیستم توزیع شده انجام شود. در اصل، یک درخت مرکل اعتبارسنجی داده ها را از داده های خود جدا می کند.

درخت مرکل دارای چهار مزیت قابل توجه است:

  1. آنها روشی را برای اثبات صحت و اعتبار داده ارائه می دهند
  2. آنها به میزان قابل توجهی میزان حافظه مورد نیاز برای انجام موارد فوق را کاهش می دهند
  3. اثبات و مدیریت لازم فقط به مقادیر کمی از اطلاعات برای انتقال به شبکه ها نیاز دارد
  4. تأیید پرداخت ساده (SPV) که  روشی برای تأیید معاملات در یک بلاک بدون بارگیری کل بلاک است. و اغلب توسط مشتریان سبک بیت کوین استفاده می شود.

درختان مرکل هم به کاربران و هم به استخراج گران  بهره می رسانند. کاربران می توانند بخش های جداگانه بلاک ها را تأیید کنند و همچنین می توانند معاملات را با استفاده از هش سایر شاخه های درخت مرکل بررسی کنند. استخراج گران معدن می توانند هش ها را به تدریج محاسبه کنند زیرا از طریق همتایان خود معامله دریافت می کنند.

چرا درختان مرکل برای بلاک چین حیاتی هستند؟

برای درک اینکه درختان مرکل برای فناوری بلاکچین چقدر مهم هستند، باید یک زنجیر بدون آنها را تصور کنید. در ابتدا ما به بیت کوین اشاره خواهیم کرد زیرا استفاده از درختان مرکل نه تنها برای رمز ارز ها حیاتی است بلکه درک آن نیز آسان است. به عنوان مثال، اگر بیت کوین درخت مرکلی نداشت، هر گره در شبکه باید یک نسخه کامل از هر معامله ای که تاکنون در بیت کوین روی داده است را نگه می داشت. این حجم، مقداری عظیم و غیر ممکن برای نگه داری می باشد.

هر درخواست تأیید صحت اطلاعات در بیت کوین نیاز به بسته های بزرگی از اطلاعات دارد که از طریق شبکه ارسال می شوند، زیرا برای اعتبارسنجی داده ها باید خود داده  وجود داشته باشد. رایانه ای که برای اعتبارسنجی استفاده می شود، باید قدرت پردازش زیادی را برای مقایسه لیست ها اعمال کند تا اطمینان حاصل شود که هیچ تغییری صورت نگرفته است.

درختان مرکل این مشکل را حل می کنند. آنها سوابق موجود در دفترچه را در خود ذخیره دارند، که اثبات داده ها را از داده های خود جدا می کند. ارائه یک معامله معتبر فقط شامل ارسال مقادیر کمی از اطلاعات در سراسر شبکه خواهد بود.

نتیجه گیری

از همه نظر، اگر درخت مرکل هرگز اختراع نشده بود، فناوری رمز ارز ها و بلاکچین هرگز وجود نداشت. مگر در مواردی که گزینه جایگزین مناسبی وجود داشته باشد، که میزان مصرف و ذخیره انرژی محاسباتی برای اجرای آن صرفاً گران خواهد بود. جالب است که هنوز هم یک ایده نسبتاً قدیمی در فناوری مدرن مورد استفاده قرار می گیرد و یکی از دلایلی است که این فناوری می تواند هم چنان کار آمد باشد.

درختان مرکل برای بلاکچین ها بسیار حیاتی هستند  و به آنها اجازه می دهد تا در کنار حفظ تمامیت معاملات، به طور مؤثر عمل کنند. درک نقشی که درخت مرکل ایفا می کند برای درک مفاهیم اساسی موجود در ارزهای رمزنگاری شده در ادامه روند پیشرفت آنها ضروری است.

12 جولای 2020 مقالات
آخرین مطالب وبلاگ
دریافت ماینر یک ساعته رایگان
دریافت ماینر یک ساعته رایگان

آموزش ثبت نام در سامانه آی ماینر و دریافت ماینر یک ساعته رایگان ماینر یک...

خرید ماینر بیت کوین از آی ماینر
خرید ماینر بیت کوین از آی ماینر

ماینر بیت کوین چیست؟ از کجا ماینر بخریم؟ خرید ماینر بیت کوین: اکنون دیگر با...

آموزش استخراج بیت کوین با آی ماینر
آموزش استخراج بیت کوین با آی ماینر

چگونه از سامانه آی‌ماینر بیت کوین استخراج کنیم؟ در ادامه با کلیپ‌ آموزش استفاده از...

Change Language

English پارسی Türk русский العربية
آی ماینر