Merkle Tree (Merkle-Baum)
Ein Merkle-Baum ist eine Datenstruktur, die in der Kryptographie und Informatik verwendet wird, um die Integrität gespeicherter oder übertragener Daten zu überprüfen.
Was ist ein Merkle Tree?
Ein Merkle-Baum ist eine Datenstruktur, die in der Kryptographie und Informatik verwendet wird, um die Integrität gespeicherter oder übertragener Daten zu überprüfen. Es ist eine baumartige Datenstruktur, die aus einer Liste von Hashes besteht, von denen jeder der Hash eines Datenblocks ist. Der Merkle-Baum wird verwendet, um die Integrität der Daten zu überprüfen, indem die Hashes auf jeder Ebene im Baum verglichen werden. An der Spitze des Baums befindet sich der Root-Hash, der der
Hash aller Datenblöcke zusammen ist. Dieser Root-Hash kann verwendet werden, um die Integrität der Daten zu überprüfen.
Ein Merkle-Baum ist eine effiziente Möglichkeit, die Integrität großer Datenmengen zu überprüfen, da jede Änderung zu einer Änderung der Hashes führt, wodurch Änderungen leicht erkannt werden können.
Was ist eine Merkle Root (Merkle-Wurzel)?
Eine Merkle-Wurzel ist der oberste Hash in einem Merkle-Baum. Sie ist der Hash aller kombinierten Datenblöcke und wird verwendet, um die Integrität der Daten zu überprüfen. Sie wird generiert, indem die Hashes der einzelnen Datenblöcke genommen und miteinander kombiniert werden. Dies geschieht durch die Verwendung einer kryptografischen
Hash-Funktion, die die Hashes der Datenblöcke nimmt, sie kombiniert und einen einzigen Hash erzeugt, der die Merkle-Wurzel ist.
Anwendungsfälle von Merkle-Bäumen
Merkle-Bäume werden in
Blockchains verwendet, um die Datenintegrität zu gewährleisten und eine sichere Methode zur Überprüfung des Inhalts eines Blocks bereitzustellen. Sie werden verwendet, um digitale Fingerabdrücke aller Daten in einem Block zu erstellen. Indem ein Hash jeder Transaktion innerhalb eines Blocks und dann ein Hash aller Hashes erstellt wird, wird ein einzelner digitaler Fingerabdruck erzeugt, der verwendet werden kann, um die Gültigkeit des gesamten Blocks zu beweisen. Dieser digitale Fingerabdruck ist als Merkle-Root (Wurzel) bekannt und in jedem
Block-Header enthalten. Wenn die Daten in einem Block modifiziert werden, ändert sich auch die Merkle-Wurzel und der Block kann als ungültig betrachtet werden. Dies hilft, sicherzustellen, dass die auf der Blockchain gespeicherten Daten sicher sind.
Merkle-Bäume werden auch verwendet, um Transaktionen im Netzwerk zu
validieren. Durch das Vergleichen der Merkle-Wurzel eines Blocks mit der Merkle-Wurzel des vorherigen Blocks kann ein
Knotenpunkt überprüfen, ob alle im Block gespeicherten Transaktionen gültig sind. Dies hilft, sicherzustellen, dass keine betrügerischen Transaktionen in die Blockchain aufgenommen werden.
Zu guter Letzt werden Merkle-Bäume verwendet, um die Größe der Blockchain zu reduzieren, indem Knotenpunkte nur die Daten anfordern, die sie vom Netzwerk benötigen. Jeder Knotenpunkt speichert eine Kopie der gesamten Blockchain. Durch die Verwendung der Merkle-Root kann ein Knotenpunkt nur die Daten anfordern, die er vom Netzwerk benötigt. Dies trägt dazu bei, die Datenmenge zu reduzieren, die von jedem Knotenpunkt gespeichert werden muss, und erhöht die Gesamteffizienz der Blockchain.