Merkle Tree trong blockchain được sử dụng để mã hóa dữ liệu chuỗi khối hiệu quả và an toàn hơn. Cụ thể Merkle Tree là gì và ứng dụng của nó như nào?, Chúng ta hãy cùng tìm hiểu trong bài viết này nhé.

Merkle Tree là gì?

• Cây Merkle, còn được gọi là cây băm (hash) nhị phân, là một loại cấu trúc dữ liệu phổ biến trong khoa học máy tính.
• Trong Bitcoin và các loại tiền điện tử khác, chúng được sử dụng để mã hóa dữ liệu blockchain hiệu quả và an toàn hơn.
• Đó là một cấu trúc dữ liệu toán học được tạo thành từ các hash của các khối dữ liệu khác nhau tóm tắt tất cả các giao dịch trong một khối.
• Nó cũng cho phép xác minh nội dung nhanh chóng và an toàn trên các bộ dữ liệu lớn và xác minh tính nhất quán và nội dung của dữ liệu.

Quá trình phát triển của Merkle Tree

Merkle Tree không phải là một khám phá mới tuyệt vời. Nó là một hệ thống đã được thử nghiệm và thực sự được sử dụng khá rộng rãi không chỉ trong blockchain mà còn trong bất kỳ môi trường ngang hàng hoặc ít tin cậy nào. 

Trên thực tế, khái niệm này có từ năm 1979, trước khi blockchain thậm chí còn là một ý tưởng. Nó được đặt theo tên nhà khoa học máy tính, Ralph Merkle.

Nói một cách đơn giản, Merkle Tree lấy rất nhiều dữ liệu và nén nó thành một chuỗi ký tự đơn giản. Chuỗi này có thể chứng minh tính xác thực của dữ liệu được lưu giữ bên trong mà không tiết lộ dữ liệu đó là gì. 

Tương tự như một tệp nén (.ZIP hoặc .RAR), nếu được đặt tên chính xác theo một tiêu chuẩn nhất định, người dùng có thể nhận ra nội dung mà không cần phải giải nén và mở các tệp chứa trong đó. 

Chuỗi ký tự (tiêu đề) này được gọi là băm. Băm là một hàm một chiều. Nếu bạn đặt cùng một dữ liệu, bạn sẽ luôn nhận được cùng một hàm băm, nhưng bạn không thể lấy hàm băm đó và trích xuất dữ liệu ban đầu.

Cách hoạt động của Merkle Tree

Dưới đây là một ví dụ đơn giản giúp bạn hình dung cách hoạt động của cây Merkle:

Block xyz có A, B, C và D là bốn giao dịch, tất cả đều được thực hiện trên cùng một block. Mỗi giao dịch sau đó được hashed như sau:

• Hash A.
• Hash B.
• Hash C.
• Hash D.

Các hash được ghép nối với nhau, dẫn đến:

• Hash AB.
• Hash CD.

Và do đó, Merkle Tree của block được hình thành bằng cách kết hợp hai hàm hash này – hash ABCD. Giá trị hash cuối cùng này gọi là Merkle root, nó cung cấp một bản tóm tắt về tất cả các giao dịch mà nó chứa trong một block.

Trong thực tế, cây Merkle phức tạp hơn rất nhiều (đặc biệt là khi mỗi ID giao dịch dài 64 ký tự). Tuy nhiên, ví dụ này giúp bạn có cái nhìn tổng quan về cách hoạt động của các thuật toán và tại sao chúng lại hiệu quả trong xác minh tính nhất quán của dữ liệu trong Blockchain.

Tóm lại, một cây Merkle được tạo ra bằng cách chia dữ liệu thành nhiều phần, sau đó được băm (hash) nhiều lần để tạo thành Merkle Root. Tiếp đó, người dùng có thể xác minh một cách hiệu quả xem có vấn đề gì xảy ra với một phần dữ liệu hay không.

Tầm quan trọng của Merkle Tree cho sự phát triển của Blockchain?

Như mình có nói ở đầu bài viết, Merkle Tree là một cấu trúc dữ liệu toán học được tạo thành từ các hàm băm (hash) của nhiều block dữ liệu khác nhau, nó tóm tắt tất cả các giao dịch trong một block, từ đó Merkle Tree cho phép xác minh nội dung nhanh chóng và an toàn trên các bộ dữ liệu lớn và xác minh tính nhất quán của dữ liệu.

Hãy hình dung nếu Bitcoin không sử dụng Merkle Trees, thì mọi node trên mạng sẽ phải giữ lại một bản sao hoàn chỉnh của mọi giao dịch Bitcoin từng được thực hiện. Các bạn có thể tưởng tượng lượng thông tin đó rất khổng lồ. Merkle Trees là một giải pháp cho vấn đề này, Merkle Tree tách dữ liệu bằng chứng (proof) khỏi chính dữ liệu gốc, từ đó giảm tải lượng thông tin phải lưu giữ trên Blockchain.

Lợi ích của Merkle Tree trong Blockchain

Cây Merkle có nhiều cách sử dụng khác nhau, trong bài viết này, mình sẽ tập trung vào tầm quan trọng của cấu trúc này đối với các blockchain. Cây Merkle rất quan trọng đối với Bitcoin và nhiều loại cryptocurrency khác.

Cây Merkle cung cấp bốn lợi thế đáng kể:

• Xác thực tính toàn vẹn của dữ liệu: Merkle Tree có thể được sử dụng để xác thực tính toàn vẹn của dữ liệu một cách hiệu quả.
• Tốn ít dung lượng lưu trữ: Khi một giao dịch tiền điện tử được thực hiện theo cấu trúc Merkle Tree, nó sẽ được hash và sau đó đưa ra một giá trị hash tương đương. Sau mỗi giao dịch được hash trong Merkle tree, các giá trị hash được tạo ra sẽ được ghép nối với một giá trị hash khác và sau đó được hash lại. So với các cấu trúc dữ liệu khác, cấu trúc Merkle Tree chiếm rất ít dung lượng lưu trữ.
• Dữ liệu được sắp xếp và cấu trúc để xác minh dễ dàng: Cây Merkle có thể được chia thành các phần dữ liệu nhỏ để xác minh. các giá trị Hash ‘AB’ và ‘AC’ được kết hợp để tạo ra ‘ABC’. Quá trình ghép nối các giá trị hash này được lặp lại cho đến khi tạo ra giá trị hash cuối cùng. Giá trị hash cuối cùng cung cấp một bản tóm tắt về tất cả các giao dịch có trong block.
• Xác minh hiệu quả: Định dạng dữ liệu hiệu quả và việc xác minh tính toàn vẹn của dữ liệu chỉ mất vài phút.

Kết luận

Bài viết của DeFiX tới đây là kết thúc. Hi vọng những thông tin này hữu ích với các nhà đầu tư!

Hãy theo dõi DeFiX.Network để cập nhật thêm nhiều thông tin thú vị, mới nhất về thị trường trường tài chính và tiền điện tử nhé.

Hẹn gặp lại các bạn trong các bài chia sẻ, hướng dẫn tiếp theo. Chúc các bạn đầu tư thành công!