区块链连接起来真的全靠HashMerkle吗？它如何实现连接？

咔咔 10-30 6 抢沙发

默认

摘要： 您这个说法非常接近核心,但有一个小小的关键点需要澄清和深化，我们可以把它理解为：区块链连接起来的是“密码学哈希指针”，而“Merkle树”是其中一种极其重要的应用，它极大地增强了区...

您这个说法非常接近核心,但有一个小小的关键点需要澄清和深化，我们可以把它理解为：

区块链连接起来的是“密码学哈希指针”，而“Merkle树”是其中一种极其重要的应用，它极大地增强了区块链的效率和安全性。

让我们来详细拆解一下这个概念。

基础单元：哈希指针

想象一下区块链是一个由许多“数据块”（Block）组成的链条，每个数据块都包含了三样东西：

交易数据：比如转账记录、合约信息等。
上一个区块的哈希值：这是“指针”部分，它指向链中的前一个区块。
本区块的哈希值：这是通过将交易数据和上一个区块的哈希值等特定信息，通过一个叫做“哈希函数”（如SHA-256）计算得出的一个独一无二的、固定长度的字符串（一串数字和字母）。

这个“上一个区块的哈希值”就是哈希指针。

它为什么能“连接”区块链？

这种“哈希指针”的设计带来了两个革命性的特性：

不可篡改性：
- 假设有人想篡改第100个区块里的某笔交易。
- 这会导致第100个区块的哈希值发生改变。
- 而第101个区块里存储的“上一个区块哈希值”就不再指向第100个区块了，它就失效了。
- 为了让链条重新合法,攻击者必须重新计算从第100个区块开始之后的所有区块的哈希值，在算力强大的区块链网络（如比特币）中，这是几乎不可能完成的任务。
- 每个区块都通过哈希指针“锚定”在它前面的区块上，形成了一个牢不可破的链式结构。
数据可验证性：
- 你不需要下载整个区块链的历史数据,就可以验证某个特定区块是否真实存在。
- 你只需要从那个区块开始,顺着哈希指针一路回溯到创世块（第一个区块），如果每一步的哈希都能对上，那么这个区块就是真实有效的。

现在我们来看“Merkle树”的角色。

一个区块里可能有成千上万笔交易,如果把这些交易数据都直接算哈希，计算量会非常大，而且验证起来效率很低。

Merkle树是一种高效组织和验证大量数据完整性的数据结构,它的工作方式是：

叶子节点：将区块里的每一笔交易都计算一次哈希，得到一个哈希值，这些哈希值作为Merkle树的“叶子节点”。
中间节点：将相邻的两个叶子节点的哈希值拼接在一起，再计算一次哈希，得到一个新的哈希值，作为它们的“父节点”，如果节点数是奇数，就把最后一个节点复制一份再计算。
根节点：不断重复这个过程，直到最后只剩下一个哈希值，这个最终的哈希值就叫做Merkle根。

Merkle根被存放在区块头中，成为区块哈希计算的一部分。

Merkle树带来了什么好处？

高效验证：这是Merkle树最大的优点，有了Merkle根，你可以快速验证一笔交易是否被包含在某个区块里，而无需下载整个区块的所有交易数据。
- 例子：Alice想验证她的转账是否在区块#100,000里。
- 她只需要向一个全节点索要：
  1. 区块#100,000的Merkle根。
  2. 她自己那笔交易的哈希值。
  3. 一条从她的交易哈希值到Merkle根的Merkle证明路径（包含了一系列中间节点的哈希值）。
- Alice拿到这些信息后,就可以自己动手，按照Merkle证明路径一步步向上计算哈希，最终得到的结果如果和区块#100,000的Merkle根一致，就证明她的交易确实在那个区块里，这个过程非常快，数据量也极小。
安全性：Merkle树的结构同样保证了数据完整性，如果区块里的任何一笔交易被篡改，它对应的叶子节点哈希就会改变，这会像多米诺骨牌一样，一直向上影响到Merkle根，最终导致整个区块的哈希值改变，破坏链的连续性。

我们可以用一个比喻来理解它们的关系：

区块链：就像一串用坚固的锁链连接起来的宝箱。
哈希指针：就是每一节锁链本身，它不仅把一个宝箱和前一个连在一起（指针），而且它的材质（哈希）决定了只要任何一个宝箱里的东西被动过，这节锁链就会立刻断裂。
Merkle树：就像是每个宝箱内部的精密清单系统，宝箱里装满了成千上万件物品（交易），Merkle树不是把所有物品都拿出来核对，而是通过一个“总清单号”（Merkle根）和一份“物品编号路径证明”（Merkle证明），就能快速、高效地确认某一件特定物品是否真的在这个宝箱里，而且这个清单系统本身也和宝箱的锁链连在一起，保证了清单的准确性。

您的说法“让区块链连接起来的是hashmerkle”可以这样理解：