数据结构与算法 / 默克尔树

最近在学习 git 原理时，涉及到了默克尔树，这里总结下该数据结构。

默克尔树于 1979 年由美国计算机科学家拉尔夫·默克尔（Ralph Merkle）提出，本质上是一种树状数据结构，由数据块、叶子节点、中间节点和根节点组成。所以，一组合，就叫“Merkle Tree”。

默克尔树各部分的构成关系如下图：

要得到这样一棵默克尔树，首先要对底部数据块进行哈希运算，用每个数据块对应的哈希值生成叶子节点。再对相邻的 2 个叶子节点进行哈希运算，得到的哈希值生成中间节点，最后对相邻的 2 个中间节点进行哈希运算，得到的哈希值生成根节点。由于各类节点都是由哈希值构成，因此默克尔树又被称为哈希树，即储存哈希值的树状数据结构。

所以默克尔树有以下特点：

哈希值构成的树状数据结构。
用于验证验证区块链等去中心化系统中的数据的完整准确性。
具有灵活高效验证数据的优势。

在 git 中，设计到的对象（object）包括：blob、tree、commit、tag，其中前三个都有一个唯一的 ID，该 ID 就是有 SHA1 生成的。其实这里面就应用到了默克尔树，对应到上图来说，改变的文本文件就是“数据”，叶子节点（blob）的 ID 就是改变的文本的 SHA1 值，中间节点（tree）的 ID 就是多个 blob ID 的 SHA1 值，commit 对应的 ID 就是多个 tree 的 ID 的 SHA1 值。

经过上述过程层层 SHA1，保证了数据的完整性。

参考：https://www.sohu.com/a/401230179_100110254

（SAW：Game Over！）

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