哈希指針（Hash Pointers）

對(duì)于一個(gè)結(jié)構(gòu)體而言，指向它的指針存儲(chǔ)的是它在內(nèi)存中的首地址；而指向它的哈希指針，不僅保存這它的首地址，還保存著該結(jié)構(gòu)體內(nèi)容的哈希值。通過(guò)哈希指針，不僅可以找到該結(jié)構(gòu)體，還能查驗(yàn)該結(jié)構(gòu)內(nèi)容是否被篡改過(guò)。

區(qū)塊鏈

比特幣中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)用的是區(qū)塊鏈。所謂區(qū)塊鏈，可以理解為鏈表。不過(guò)與鏈表不同的是，區(qū)塊鏈?zhǔn)褂霉Ｖ羔槾媪似胀ㄖ羔槨Ｏ聢D為區(qū)塊鏈簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)：

哈希指針包含在該區(qū)塊的區(qū)塊頭中，它是對(duì)前一個(gè)區(qū)塊的整體進(jìn)行哈希運(yùn)算得到的。

Merkle tree

如上圖所示，與Binary tree不同，Merkle tree中各節(jié)點(diǎn)保存的都是子節(jié)點(diǎn)的Hash值。

在Merkle Tree中，每個(gè)葉子存儲(chǔ)的都是一筆交易的Hash，父節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)的是對(duì)子節(jié)點(diǎn)取Hash后的值。所以如果有交易內(nèi)容內(nèi)容被修改，那么最終都會(huì)輻射到Merkle Tree的根節(jié)點(diǎn)。

比特幣中的應(yīng)用

在比特幣網(wǎng)絡(luò)中，所有的交易信息都是存儲(chǔ)在區(qū)塊中，通過(guò)Hash指針組織成區(qū)塊鏈；每個(gè)區(qū)塊都可以分為兩部分：block header和block body。block body中存儲(chǔ)該區(qū)塊包含的所有交易，block header中包含有前一個(gè)區(qū)塊的Hash（只是對(duì)前一個(gè)區(qū)塊的Block header進(jìn)行Hash，并非對(duì)整個(gè)區(qū)塊進(jìn)行Hash），本區(qū)塊中所有交易組成的Merkle tree的根Hash以及其它信息（包括區(qū)塊版本、挖礦難度、時(shí)間戳、Nonce）。

在比特幣網(wǎng)絡(luò)中，存在兩種類(lèi)型的節(jié)點(diǎn)：

全節(jié)點(diǎn)，存儲(chǔ)有整個(gè)比特幣網(wǎng)絡(luò)中的所有block。
輕節(jié)點(diǎn)，只存儲(chǔ)block header。比特幣錢(qián)包就是輕節(jié)點(diǎn)的一種。輕節(jié)點(diǎn)并不參與比特幣網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，只能算是比特幣網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)應(yīng)用。

在使用比特幣錢(qián)包交易時(shí)，需要向收款方證明該交易已經(jīng)被寫(xiě)入?yún)^(qū)塊。此時(shí)，可以使用 Merkle Proof來(lái)證明該交易已被寫(xiě)入?yún)^(qū)塊。

提供Merkle Proof時(shí)，錢(qián)包會(huì)向附近的全節(jié)點(diǎn)發(fā)出請(qǐng)求，全節(jié)點(diǎn)會(huì)將Merkle tree中與該交易相關(guān)路徑上的節(jié)點(diǎn)返回給請(qǐng)求方，之后錢(qián)包再將收到的信息發(fā)送給收款方進(jìn)行驗(yàn)證。如下圖所示，全節(jié)點(diǎn)只需將紅框選中的Hash返回給錢(qián)包即可，其它節(jié)點(diǎn)的Hash因?yàn)椴粎⑴c計(jì)算，所以無(wú)需返回。

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總結(jié)

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