什么是稀疏默克爾樹多值證明_ACH

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

現場 | 區塊大陸創始人楊揚：Libra第一次向全世界展示了什么叫區塊鏈:金色財經現場報道，2019年第一財經金融科技峰會12月1日在北京舉行。區塊大陸創始人兼首席科學家楊揚在“區塊鏈與數字貨幣”高峰對話環節表示，Libra第一次向全世界展示了什么叫區塊鏈，幾大互聯網巨頭和獨角獸公司的聯盟非常少見。區別于以太坊、比特幣的獲客生態建設模式，Facebook是一家真正的互聯網區塊鏈公司，它拿手上28億用戶來換場景，這是從來沒有人干過的事情。但它們為什么會有互信基礎，因為大家的利益都被寫在區塊鏈上面。[2019/12/1]

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：

聲音 | 清華大學教授韓峰：Libra現在是錨定貨幣或者資產，性質跟支付寶沒有什么區別:據央廣網報道，清華大學教授韓峰表示，Facebook這樣的公司一旦介入數字貨幣領域，將會帶來全球性影響。首先反應是怕失控了，因為傳統邏輯都是政府的央行發行貨幣，但是從比特幣開始挑戰了這個邏輯，是靠一種加密算法，很多家想封殺它，但是事實證明封殺不了。突然Facebook又跳出，這么一家體量如此大的公司，它至少有27億用戶，理論上它可以匯通全球所有的貨幣，因為它并沒有實質性障礙。Facebook至少現在還是錨定一些現實的貨幣或者資產，比如錨定美元，它大概就會做這種選擇。它的性質跟支付寶沒有什么太大的區別，支付寶也是錨定人民幣，銀行存人民幣，然后支付寶里出現所謂的數字。如果是這種性質，美聯儲應該不用太緊張。[2019/6/24]

現場 | ITAM GAMES CCO：無論什么協議，一定是內容為王:金色財經現場報道，4月30日，ITAM GAMES CCO 邊振炯（音）在由金色財經和cointime主辦的金色沙龍第五期現場發表演講時表示，現在區塊鏈領域有很多不同的協議，有人說總有一種協議會成為王者，或者是以太坊，或者是EOS。但是，他認為無論什么協議，一定是內容為王，同時分發是王后，也非常重要。[2019/4/30]

-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 | BM：李嘉圖合約意在用簡單英語告知用戶代碼將會做什么:4月18日晚，BM發推稱，李嘉圖合約（Ricardian contracts）意在用簡單英語告知用戶代碼將會做什么。在大多數情況下，他們不應該添加額外的無法執行的法律條款。安全的錢包應在你簽名之前顯示此說明，否則該應用可能會欺騙你。（注：近日，Block.one在Github發布李嘉圖合約說明（Ricardian Contract Specifications）和模板工具箱（Template Toolkit）[2019/4/18]

薛蠻子：什么是區塊鏈企業家精神？: 今日知名投資人薛蠻子在三點鐘區塊鏈社群回應問題“您經常提到的區塊鏈企業家精神具體是指的什么”時表示：我這次在京都附近的天橋立看了一個奇景是屁眼看天。原本是海中有了一個長幾公里的沙堤，和西湖的蘇堤白堤一樣，僅是一個美景而已。可是到了上頂上有個地方，叫褲襠看天。每個游客必須把頭伸到褲襠底下看景。這時候，這個沙堤就不是一個普通的沙堤，而是宛如一條巨龍，直飛天際。我之所以句這個例子，就是因為區塊鏈顛覆了以往的商業邏輯。因此，顛覆是第一條。第二個精神是有掄開膀子 時不我待的精神。第三個精神是要有超強的學習能力，才能與時具進。眼界，胸懷，識人之能和容人之量是前所未有的重要。[2018/2/25]

-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：

-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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