Merkle Tree là gì? Lợi ích của Merkle Tree trong Blockchain

Cây Merkle hay Merkle Tree là một khái niệm trong lĩnh vực khoa học máy tính và được áp dụng trong nhiều ứng dụng. Đây là một cấu trúc dữ liệu toán học được hình thành bằng cách sử dụng các hàm băm để tóm tắt thông tin từ nhiều khối dữ liệu khác nhau. Trên cơ sở đó, Merkle Tree cho phép chúng ta kiểm tra nội dung một cách nhanh chóng, an toàn và nhất quán trên các tập dữ liệu lớn.

Trong lĩnh vực tiền số như Bitcoin và các loại tiền số khác, Merkle Tree được sử dụng để mã hóa dữ liệu trong blockchain một cách hiệu quả và an toàn hơn. Cấu trúc của Merkle Tree giúp tạo ra một ghi chú dễ dàng truy cập đến các giao dịch trong một khối.

Nhờ đó, việc kiểm tra xem dữ liệu trong một khối có bị thay đổi hoặc giả mạo không chỉ trở nên đơn giản hơn mà còn đảm bảo tính toàn vẹn của hệ thống. Bất kỳ sự thay đổi nào đối với giao dịch (hoặc bất kỳ dữ liệu liên quan khác) trong Merkle Tree sẽ dẫn đến một giá trị Merkle root hoàn toàn khác nhau.

Merkle Tree là gì?

Như mình đã đề cập ở đầu bài viết, Merkle Tree là một cấu trúc dữ liệu toán học được tạo thành từ việc áp dụng các hàm băm (hash) vào các block dữ liệu khác nhau. Điều này giúp tóm tắt và ghi lại thông tin về các giao dịch trong một block một cách nhanh chóng và đáng tin cậy.

Hãy tưởng tượng nếu không có Merkle Trees trong Bitcoin, mỗi node trên mạng sẽ phải lưu trữ một bản sao hoàn chỉnh của tất cả giao dịch Bitcoin từng được thực hiện. Số lượng thông tin này là khổng lồ và khó quản lý. Merkle Trees đã đến như một giải pháp cho vấn đề này bằng cách tách dữ liệu bằng chứng (proof) ra khỏi dữ liệu gốc, giảm tải lượng thông tin cần lưu trữ trên Blockchain.

Nhờ vào cấu trúc Merkle Tree, mỗi block chỉ cần lưu trữ một Merkle root, thay vì lưu trữ toàn bộ chi tiết về từng giao dịch. Khi cần kiểm tra tính toàn vẹn của dữ liệu, ta chỉ cần xác minh Merkle root và các hash liên quan, giúp tiết kiệm tài nguyên và thời gian xác minh dữ liệu trên mạng.

Tóm lại, Merkle Tree là một công cụ quan trọng trong việc xác minh tính toàn vẹn và nhất quán của dữ liệu trong Blockchain. Nó giúp giảm tải lượng thông tin cần lưu trữ và tăng hiệu quả xác minh dữ liệu trên mạng.

Trên thị trường tiền số, Bitcoin được coi là blockchain đầu tiên áp dụng cây Merkle để tăng cường tính bảo mật. Tuy nhiên, không chỉ Bitcoin, mà còn nhiều blockchain khác cũng sử dụng cấu trúc này, và một số phiên bản còn phức tạp hơn. Ví dụ, Ethereum là một trong những ví dụ điển hình, nó sử dụng một phiên bản cao cấp hơn là cây Merkle Patricia. Đặc điểm của cấu trúc này là kết hợp ba cây Merkle riêng biệt để phục vụ ba đối tượng khác nhau trong hệ thống Ethereum.

• Đầu tiên, có stateRoot, đại diện cho trạng thái của khối, nó được cập nhật theo thời gian thực để thể hiện trạng thái mới nhất của mạng Ethereum.
• Tiếp theo, có ReceiptsRoot, nơi chứa thông tin về các biên lai giao dịch trong khối, bao gồm thông tin về việc chuyển tiền và các hợp đồng thông minh được thực thi.
• Cuối cùng, có Transaction Root, đó là nơi chứa toàn bộ thông tin về các giao dịch trong khối, bao gồm cả thông tin về người gửi, người nhận, số tiền và các thông tin khác liên quan.

Nhờ sự kết hợp của các cây Merkle này, Ethereum có thể cung cấp một cơ sở dữ liệu phức tạp và an toàn hơn cho các ứng dụng và giao dịch trên nền tảng của nó.