Was ist ein 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. Es handelt sich um 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 zur Überprüfung der Integrität der Daten verwendet werden.
Ein Merkle-Baum ist eine effiziente Möglichkeit, die Integrität großer Datenmengen zu überprüfen, da jede Änderung dazu führt, dass sich die Hashes ändern, wodurch Änderungen leicht erkannt werden können.
Was ist eine Merkle-Wurzel?
Eine Merkle-Wurzel ist der oberste Hash in einem Merkle-Baum. Es handelt sich um den Hash aller Datenblöcke zusammen und wird zur Überprüfung der Integrität der Daten verwendet. Es wird generiert, indem die Hashes der einzelnen Datenblöcke genommen und miteinander kombiniert werden. Dies geschieht mithilfe einer kryptografischen Hash-Funktion, die die Hashes der Datenblöcke nimmt, sie kombiniert und einen einzelnen Hash erzeugt, der die Merkle-Wurzel darstellt.
Anwendungsfälle von Merkle Trees
Merkle-Bäume werden in Blockchains verwendet, um die Datenintegrität sicherzustellen und eine sichere Methode zur Überprüfung des Inhalts eines Blocks bereitzustellen. Mit ihnen werden digitale Fingerabdrücke aller Daten eines Blocks erstellt. Durch die Erstellung eines Hashs jeder Transaktion innerhalb eines Blocks und die anschließende Erstellung eines Hashs aller Hashes wird ein einziger digitaler Fingerabdruck erstellt, der zum Nachweis der Gültigkeit des gesamten Blocks verwendet werden kann. Dieser digitale Fingerabdruck wird als Merkle-Root bezeichnet und ist in jedem Block-Header enthalten. Wenn die Daten in einem Block geändert werden, würde sich auch die Merkle-Wurzel ändern und der Block würde als ungültig betrachtet. Dies trägt dazu bei, die Sicherheit der in der Blockchain gespeicherten Daten zu gewährleisten.
Merkle-Bäume werden auch zur Validierung von Transaktionen im Netzwerk verwendet. Durch den Vergleich der Merkle-Wurzel eines Blocks mit der Merkle-Wurzel des vorherigen Blocks kann ein Knoten überprüfen, ob alle im Block gespeicherten Transaktionen gültig sind. Dadurch wird sichergestellt, dass keine betrügerischen Transaktionen in die Blockchain aufgenommen werden.
Schließlich werden Merkle-Bäume verwendet, um die Größe der Blockchain zu reduzieren, indem sie es Knoten ermöglichen, nur die Daten anzufordern, die sie vom Netzwerk benötigen. Jeder Knoten speichert eine Kopie der gesamten Blockchain, aber durch die Verwendung der Merkle-Root kann ein Knoten nur die Daten, die er benötigt, vom Netzwerk anfordern. Dies trägt dazu bei, die Datenmenge zu reduzieren, die von jedem Knoten gespeichert werden muss, und erhöht die Gesamteffizienz der Blockchain.
