默克爾樹(Merkle Tree)：區塊鏈裡的收納師

密碼學裡的默克爾樹(Merkle Tree)我把它比喻成是區塊鏈裡的收納師，但其實重要性遠遠超過這個比喻。透過獨特的排列方式，它以最有效、快速的方式批量的驗證數據，這也是為什麼在區塊鏈上的交易可以如此快速的原因之一。

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3分鐘你可以了解到：①默克爾樹(Merkle Tree)是什麼 ② 默克爾樹(Merkle Tree)的特點和作用 ③ 為什麼需要默克爾樹(Merkle Tree) ④ 重點總結

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默克爾樹(Merkle Tree)是在1979年時，由一位計算機科學家瑞夫·默克(Ralph Merkle)提出的，所以演算法就以他的名字命名。

瑞夫·默克的父親是一名核物理學家，導師是一名密碼學家，青出於藍、更勝於藍，瑞夫·默克除了在公鑰加密技術上有著重大貢獻，他還對奈米科技和人體冷凍技術以及其他醫學應用感興趣，後半生幾乎都奉獻在這方面。

對瑞夫·默克感興趣的人，為節省你的時間，下面我有附上了他的個人網頁和論文。

*瑞夫·默克全名瑞夫·查理斯·默克(Ralph Charles Merkle), 常見簡稱 Ralph C. Merkle或者 Ralph Merkle都可

👉 瑞夫·默克個人網頁
👉1979年7月-加密、認證及公鑰系統技術論文報告

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📌Merkle Tree是什麼？

Merkle Tree也叫Hash Tree(雜湊樹/哈希樹)，直接翻譯也可以叫它默克爾樹，是密碼學裡的一種演算法。

它資料結構的呈現就像樹一樣，有分四個部分：數據塊、葉子節點、中間節點、根節點。

這樣一整個組合就叫默克爾樹 (Merkle tree)

Merkle樹的應用很廣，有Git(分散式版本控制系統)、IPFS(星際檔案系統=分佈式的web協定，不同於中心化的http)、集中式檔案管理系統(centralized file system)，以及像是Facebook和Amazon在使用的分散式資料庫(distributed databases)。

簡單來說，Merkle Tree像收納師一樣可以快速的排列、儲存任何批量的資料，不僅如此，還能在最短時間裡驗證每一筆交易資料。

⭐Merkle Tree的特點

1. Merkle Tree比較常見的結構是二叉樹(二分叉樹狀結構），但根據使用需求它也可以是多叉樹，無論是幾叉樹，它的樹結構特點不變。

2. Merkle Tree沒有固定的基礎數據，可以是任何你想存取的數據，它只是負責校驗雜湊(Hash)過的數據資料(Hash值)。

3. Merkle Tree是由下往上逐層計算的，每個「中間節點」都是根據相鄰的兩個「葉子節點」組合計算出來的，而「根節點(Merkle Root)」是由兩個「中間節點」組合計算出來的，也就是說「葉子節點」是整棵樹的基礎，如果最後的結果不對，是可以找出是哪個「葉子節點」出錯。

📌為什麼要用Merkle Tree

在了解到Merkle Tree的特點後，就不難了解為什麼有些場景會需要應用到這個演算技術。

Merkle樹的本質是由雜湊演算法的雜湊值(Hash values)構成的樹狀數據結構，根據之前我們提到過雜湊(Hash)演算法的不可逆特性，所以有一定的數據安全隱私和校驗數據的準確。

那麼Merkle Tree有點像是幫我們再加上一層保險機制。比較多是應用在「點對點」的下載，除了前面提到的應用外，像是比特幣、以太坊區塊鏈，這種具有去中心化、分佈式特性的的場景就很需要Merkle Tree去替我們做數據驗證，來提高它的安全性。