区块链：Merkle Tree

1.Merkle Tree用途

在区块链中，每一个区块中都有一个Merkle Tree，用来储存交易信息，并对交易信息进行完整性验证。

2.Merkle Tree创建

假设一个区块中，加入最低层有4个数据块，每个交易数据两两配对进行Hash运算，构成Merkle Tree节点，以此推进，进而生成整个Merkle Tree，如下图：

Merkle Tree.png

第1步:（红色线）对数据块做Hash运算；
第2步: （橙色线）相邻两个Hash值配对，做Hash运算；
第3步：（黄色线）重复第2步，生成Merkle Tree Root。

3.Merkle Tree完整性验证

从图中，可以看出构造Merkle Tree的所有节点，都是hash值。由于hash的碰撞性，可以用来验证信息的完整性，因此，Merkle Tree可以用来进行完整性验证。

Merkle Tree进行完整性验证有哪些优势呢？可以减少网络传输。

在网络中，B给A传文件，A需要确认文件是否有损坏，怎么做？B可以在传文件之前把文件的Hash值给A，A根据收到文件运算出的Hash值对比B给出的Hash值是否一致，来确定文件传输过程中没有损坏。

对于大文件的传输，往往把文件分解为一个小块，并对文件构建Merkle Tree，然后从一个可信的渠道获取文件正确的Merkle Tree根。假如A给B传输文件，B可以根据接收到的文件构建Merkle Tree根，然后对比A给的Merkle Tree根，可以验证文件是否被修改，如果有，只需重新传输被修改的数据块。

在对数据进行验证时，可以减少数据量的传输，假如要验证上图中003数据块，除了Merkle Tree根外，用户只需要知道节点A的Hash(C,D)、F点的Hash(004)、003数据块，不需要其他数据块对应的信息，经过3次Hash计算就可以确认003数据块是否被修改。

参考资料

[1].邹均,张海宁.区块链技术指南[M].北京:机械出版社,2016.11
[2].