شجرة ميركل: هي بنية البيانات الأساسية في عالم البلوكتشين

يجب أن أقول، عندما واجهت مفهوم شجرة ميركل لأول مرة، شعرت حقًا بالارتباك قليلاً. ما هي هذه الشجرة؟ يبدو الأمر وكأنه سحر رياضي غامض. ولكن في الواقع، هذا الشيء أكثر عملية مما كنت أتصور!

شجرة ميركل هي فكرة ابتكرها العجوز رالف في أوائل الثمانينات. هذا الرجل يعد من الأسماء الكبيرة في دائرة علم التشفير، حيث يتخصص في علم التشفير بالمفتاح العام. الهيكل الذي أنشأه، ببساطة، هو وسيلة تتيح لنا التحقق بكفاءة من سلامة البيانات. في تلك الشبكات الند للند حيث يحتاج الجميع إلى مشاركة المعلومات والتحقق منها بشكل مستقل، تعتبر هذه الطريقة فعالة بشكل خاص.

كيف تعمل هذه الأشياء بالضبط؟

تخيل أنك تقوم بتنزيل ملف ضخم، مثل لعبة بحجم 50 جيجابايت. إذا حدث خطأ أثناء التنزيل في منتصف الطريق، هل يجب أن تبدأ من جديد؟ هذا مضيعة للوقت، أليس كذلك؟

تتمثل فائدة شجرة ميركل هنا: يمكنك تقسيم هذا الملف الكبير إلى مئة قطعة، كل قطعة 0.5 جيجابايت. ثم يمكنك تنزيلها قطعة قطعة - أليس هذا هو أسلوبنا في تنزيل ملفات التورنت؟

في هذه الحالة، سيقدم لك مزود الملفات قيمة تجزئة تُسمى "شجرة ميركل". هذا الشيء يمثل في الواقع "بصمة" جميع كتل البيانات في الملف بأكمله.

خذ مثالاً بسيطًا، افترض أن لدينا ملفًا بحجم 8 جيجابايت، مقسمًا إلى ثماني قطع (A إلى H). نقوم أولاً بإنشاء قيمة هاش لكل قطعة، ثم نقوم بتجميعها اثنين اثنين لإنشاء هاش جديد، ونستمر في الدمج حتى نحصل في النهاية على هاش جذر - شجرة ميركل.

يبدو أن هذه البنية تشبه شجرة مقلوبة، حيث أن القاعدة هي "أوراق"، وتتجمع نحو الأعلى لتشكل "عُقد"، وأخيرًا الجزء العلوي هو "جذر".

إذا كانت الملفات التي قمت بتنزيلها مطابقة تمامًا للملف الأصلي، يجب أن تكون القيمة التي حسبتها لشجرة ميركل مطابقة تمامًا للقيمة التي أخبرك بها المزود. إذا كان هناك اختلاف، فستعرف أن البيانات قد تم التلاعب بها. وما هو أكثر روعة، يمكنك بسرعة تحديد الجزء الذي حدث فيه الخطأ! لا تحتاج إلى إعادة تنزيل الملف بأكمله، فقط تحتاج إلى إعادة تنزيل الجزء الخاطئ.

لماذا يجب استخدام البيتكوين؟

بصراحة، تلعب شجرة ميركل دورًا حاسمًا في البيتكوين والعملات المشفرة الأخرى، وبدونها قد تعمل كفاءة سلسلة الكتل بشكل مخيف.

في مجال التعدين، يتيح ذلك للعمال عدم الحاجة إلى هاش جميع معاملات الكتلة في كل محاولة (والتي قد تكون بالآلاف). كل ما يحتاجونه هو هاش رأس الكتلة الذي يحتوي على شجرة ميركل، مما يزيد من الكفاءة بشكل كبير.

أما بالنسبة للنقاط الخفيفة، فإن الفوائد تكون أكثر وضوحًا. تخيل أنك تقوم بتشغيل محفظة بيتكوين على هاتفك المحمول، وإذا لم يكن هناك شجرة ميركل، فقد تحتاج إلى تنزيل سلسلة الكتل بالكامل (أكثر من 300 جيجابايت) للتحقق من معاملتك. مع وجود إثبات ميركل، تحتاج فقط إلى عدد قليل من قيم التجزئة لتأكيد أن معاملتك قد تم تضمينها في سلسلة الكتل.

لقد جربت من قبل سحب العملات من منصة تداول إلى محفظتي الشخصية، دون وجود شجرة ميركل كآلية إثبات فعالة، وقد أضطر للانتظار إلى الأبد حتى أتمكن من تأكيد نجاح المعاملة.

صراحة، على الرغم من أن المبادئ الرياضية وراء شجرة ميركل عميقة بعض الشيء، إلا أن المشاكل التي تحلها حقيقية تمامًا. في أنظمة مثل البلوكشين التي تحتاج إلى توافق موزع، إذا لم يكن هناك دعم من هذا الهيكل البياني، فقد يصبح النظام بأكمله صعب التشغيل بسبب عدم الكفاءة.

ومع ذلك، هناك العديد من الناس الذين يعرفون قليلاً عن هذه التقنية، ويعتبرون العملات المشفرة مجرد أدوات مضاربة. أعتقد أنه من الضروري حقًا فهم هذه الصناعة وفهم التقنيات الأساسية مثل شجرة ميركل.