NAN:什么是稀疏默克爾樹多值證明_加密貨幣

編者按：本文來自：以太坊愛好者，作者：JimMcDonald，翻譯&校對：裴奇&阿劍，Odaily星球日報經授權轉載。譯者注：以太坊網絡是一臺富狀態的世界計算機，其狀態包括狀態余額、交易流水號、合約代碼及合約存儲內容等。在技術上，這些狀態數據是靠一種叫做“默克爾樹”的結構來組織的，因此，以太坊世界狀態及其訪問、更新，便可表達為一棵默克爾樹及其訪問、更新。同樣地，所有跟默克爾樹相關的數據證明及驗證操作，都可以在以太坊協議的語境下被理解為狀態的證明及驗證操作。實際上，默克爾樹是我們理解、利用、改進以太坊協議不可或缺的一環。本文介紹了一種可以證明多個值存在于同一棵默克爾樹上的方法，因此也可以說，這就是在介紹如何證明多個以太坊狀態隸屬于同一時刻的世界狀態的方法。科普|什么是默克爾截頂

聲音 | Weiss Ratings：比特幣的使用與傳統金融相比“微不足道”并不能代表什么:加密貨幣評級機構Weiss Ratings發推表示：國會報告稱，比特幣的使用與傳統金融相比“微不足道”。與20世紀90年代初的紙質報紙相比，互聯網的普及程度微乎其微。這并不意味著任何事情，加密正向你而來。 此前報道，國會研究處（CRS）5月發布報告稱，與傳統金融系統相比，其交易數量“微不足道”。[2019/5/30]

稀疏默克爾樹多值證明是對默克爾樹截頂的一種替代方案，可在為證明一棵默克爾樹上存在多個值時提供空間上較為節約的證明。什么是默克爾證明、默克爾樹截頂，我已在前一篇··文章中解釋過了；推薦您先閱讀并理解這些概念再來閱讀本文。接下來，文本將用下圖的默克爾樹來解釋多值證明：

動態 | FCA調查：73%的英國人不知道加密貨幣是什么:英國金融市場行為監管局（FCA）今日發布了一項針對數字貨幣投資者的調查，73%接受調查的英國人不知道“加密貨幣”是什么，在購買了數字貨幣的人中有一半投資了200英鎊（約1766元）以下的資金。另外超過50%的投資者曾投資了BTC，34%的人投資了ETH。[2019/3/7]

-圖1：一棵默克爾樹-稀疏多值證明最早由VitalikButerin提出。多值證明

多值證明就是把一棵默克爾樹中的一組證明打包在一起，從而節省存儲空間。例如，下面是上圖所示默克爾樹的3條默克爾證明：

聲音 | 趙長鵬：不明白為什么有人不接受加密貨幣支付:幣安創始人趙長鵬剛剛發推表示：對于任何基于互聯網(非物理)的業務，我不明白為什么有人不接受加密貨幣支付。與傳統的支付網關相比，（加密貨幣）集成更容易、更快和更便宜，同時減少文書工作，覆蓋更多樣化的人口和地理。[2019/2/3]

聲音 | 江卓爾：改個難度調整算法并不是什么大問題:萊比特礦池江卓爾回應網友指責“BCHABC加入防重組代碼是愚蠢的”時稱，這邏輯水平也太low了吧，和Core黨一個水平，Core黨喜歡噴BCH有EDA所以容易分裂，說得好像BTC沒有EDA，有哪個BTC分叉幣因為難度高死掉了一樣。都要改規則分叉了，還不能隨便改個難度調整算法？[2018/11/22]

-圖2、3、4：分別對應Banana、Peach和Kumquat的默克爾證明-從上圖可以看出，3個證明總共包含9個中間分支的哈希值：每條證明有3個哈希值。將這3個證明組合成如下圖所示的結構，即成多值證明：

區塊鏈風口，BAT都做了什么？:\t鳳凰網網科技消息，在各種3點鐘群遍布世界各地，商業BP里充斥著發行代幣，作為巨頭，BAT卻在此番風口中顯得低調了許多。事實上，BAT早就已經開始布局區塊鏈，而且主要還是基于區塊鏈技術層面的布局，與現在大熱的虛擬貨幣、ICO無關。由于區塊鏈的技術和場景探索尚處于早期，還未迎來真正爆發時機。

無論是馬化騰、馬云還是李彥宏，都認可了區塊鏈技術革新，并在這個戰場開始投入精力。雖然戰火還未燃起，不過在這短兵交接的前夜，三大巨頭做了哪些軍備競賽？馬化騰近期在兩會上發表了自己對于區塊鏈的看法，“區塊鏈是一個好的技術，但還處在發展的早期，需要建立有效的應用模式，騰訊也在積極探索區塊鏈在各個場景中的應用。”相比騰訊和百度兩家集中在金融領域，阿里對于區塊鏈技術的應用場景要更廣泛，尤其是在商品供應鏈和物流方面。由于金融和電商領域的先天優勢，阿里在區塊鏈技術上相比百度和騰訊也更加突出。百度在AI上All in了資源，在區塊鏈的布局上，似乎比AT要慢了一些，目前主要集中在了金融領域。[2018/3/17]

-圖5：對應Banana、Peach和Kumquat的默克爾多值證明-相比于單條證明時總共需要的9個中間分支哈希值，默克爾多值證明只需要7個哈希值，這就節省了存儲空間。稀疏的多值證明

雖然默克爾樹的多值證明確實節省了一些存儲空間，但其中一些數據可以用其他方式得到，所以移除這些數據可以進一步節省存儲空間。以上圖的默克爾樹多值證明為例，許多中間分支的哈希值都可以被計算出來。比如驗證者將已知的值Banana和Peach通過哈希函數計算后，可以得到哈希值bc4F…8d3f和59a0…421d。對于與根節點相連的兩個節點的哈希值c0b7…da30和6ff9…8e3d，可以通過其孩子節點的哈希值計算出來。因為孩子節點的哈希值要么是證明中包含的，要么可以通過再上一層的哈希值計算出來。下圖中黃色的節點標記了這4個可由計算得到的哈希值：

-圖6：默克爾樹多值證明中可以被移除的哈希值-移除這些哈希值后，可以得到默克爾樹中稀疏的多值證明，如下圖所示：

-圖7：稀疏的默克爾樹多值證明-稀疏的默克爾樹多值證明將需要包含的哈希值數量從9個減少到了3個。證明效果相同時，稀疏的多值證明也比默克爾截頂更有效，因為后者需要6個哈希值。驗證者得到稀疏的多值證明后，為了驗證那些值是默克爾樹的一部分，需要執行以下的步驟：將Banana哈希得到bc4f…8d3f將Peach哈希得到59a0…421d將Kumquat哈希得到2aab…6f791將bc4f…8d3f和59a0…421d哈希得到9c15…5dec將2aab…6f79和45cf…14d9哈希得到a6e4…87df將d596…66ef和9c15…5dec哈希得到c0b7…da30將e336…ed14和a6e4…87df哈希得到6ff9…8e3d將c0b7…da30和6ff9…8e3d哈希得到d576…ffd9至此可以把最終得到的哈希值與默克爾樹的根哈希值做比較，如果二者一致，則認定所有的值都在該默克爾樹中。下圖對比了默克爾樹中值和證明的數量變化時，默克爾樹截頂和默克爾樹中稀疏的多值證明在存儲默克爾證明時可以節約的空間存儲量：

值得注意的是，多值證明的節省量是近似值，因為能節省多少取決于被證明的值在默克爾樹中的位置以及可以被移除的中間分支哈希值個數。對比稀疏多值證明與默克爾截頂

從上表中可以看出，稀疏的多值證明比默克爾樹截頂節省更多的存儲空間，那么為什么還要使用默克爾樹截頂呢？因為稀疏的多值證明相對于默克爾樹截頂，擁有一些不同的特性，主要有以下幾點：在多值證明方法中，所有值的證明都是一起生成、一起得到驗證的；而在截頂方法中，各個值的證明是分別生成、分別驗證的稀疏的多值證明在生成及驗證證明時，需要更多的內存和CPU周期稀疏的多值證明很難并行地生成和驗證稀疏的多值證明的大小是可變的，而默克爾樹截頂在給定默克爾樹和總證明數時，其證明大小是固定的一些情況下，因為用于傳輸信息的編碼系統不同，可能會導致稀疏的多值證明比默克爾樹截頂需要更多的空間；因此建議使用之前做一下測試總的來說，還要看單個應用的需求來決定哪個更合適。但是這兩種方法都比單獨的默克爾證明節省更多的存儲空間，因此當需要對同一棵默克爾樹提供多個證明時，可以考慮使用這兩種方法。實現樣例

https://github.com/提供了稀疏的默克爾樹多值證明的Go語言實現。

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