什么是Merkle Tree？

-Merkle Tree也就是Merkle树，中文译名还有梅克尔树或默克尔树，因为这是一棵用哈希值搭建起来的树，树的所有节点都存储了哈希值，所以也叫哈希树，英文名为Hash Tree。默克尔树通常情况下看着是一棵倒置的树型结构，根节点在顶部，分叉向下，叶子节点在底部。

– Merkle Tree包括这三部分的节点，即根节点、中间节点、叶节点，其作用如下：

– 根节点有且只有一个，也就是Merkle根，也叫Ｍerkle Root，这是终止节点。

– 中间节点会有子节点两两匹配，子节点哈希值合并成新的字符串，对合并结果再次进行哈希运算，得到的哈希值，就是对应的中间节点，这是过程节点。

– 叶节点就是没有子节点的节点，这是初始节点，对于一个区块而言，每一笔买卖数据，进行哈希运算后，得到的哈希值就是叶节点。

– Merkle Tree最早由Merkle Ralf在1980年提出，一开始广泛用于一些文件系统和P2P 系统中。

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Merkle Tree的应用场景

– 因为Merkle Tree是一种树，虽然大多数是二叉树，但也可以是多叉树。不过无论是几叉树，它都具有树结构的所有特点，其叶子节点的value是数据集合的单元数据或者单元数据HASH。非叶子节点的value是根据它下面所有的叶子节点值，然后按照Hash算法计算而得出的。

– （一）区块链

“大饼”区块链系统中采用的是Merkle Tree二叉树，它的作用主要是快速归纳和校验区块数据的完整性，它会将区块链中的数据分组进行哈希运算，向上不断递归运算产生新的哈希节点，最终只剩下一个Merkle root存入区块头中。

这样首先是极大地提高了区块链的运行效率和可扩展性，使得区块头只需包含根哈希值而不必封装所有底层数据，这使得哈希运算可以高效地运行在智能手机甚至物联网设备上；其次是Merkle Tree可支持“简化支付验证协议”（SPV），即在不运行完整区块链网络节点的情况下，也能够对买卖数据进行检验。所以，在区块链中使用Merkle Tree这种数据结构是非常具有意义的。

– （二）数字签名

最初Merkle Tree目的是高效的处理Lamport one-time signatures，每一个Lamport key只能被用来签名一个消息，但是与Merkle tree结合可以来签名多条Merkle。这种方法成为了一种高效的数字签名框架，即Merkle Signature Scheme。

–（三）P2P网络

在P2P网络中，Merkle Tree用来确保从其他节点接受的数据块没有损坏且没有被替换，甚至检查其他节点不会欺骗或者发布虚假的数据块。大家所熟悉的BT下载就是采用了P2P技术来让客户端之间进行数据传输，一来可以加快数据下载速度，二来可以减轻下载服务器的负担。BT即BitTorrent，是一种中心索引式的P2P文件分析通信协议。

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平台如何利用Merkle Tree自证

– 这次FTX被曝挪用储户资金导致资不抵债，只是因为大家“信任”把钱放进去了，但其实不清楚自己存放进去的钱是否被挪用了。而默克尔树的作用主要就是用很小的成本就可以验证数据完整性。

– 由于每个买卖都会影响默克尔树根节点的最终哈希值，更改区块中的任意数据都会完全改变默克尔树根节点的哈希。

– 因此，只需存储和验证默克尔树的根节点哈希，就可以验证完整的数据列表。当然，这可以通过在所有买卖上执行任意的哈希操作来实现。

– 也就是说，通过区块中每笔买卖的哈希值（TXID），我们就能获得“树叶”。用户只需要按照规则将自己账户进行一次哈希计算，找到其在这个树中的位置，和相邻节点，然后再一层层的向上计算哈希，最终计算出树根，如果和官方公布的一致那就说明是准备金无误的。

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