默克尔树简介

默克尔树（Merkle Tree），也被称为哈希树（Hash Tree），是一种数据结构，主要用于数据完整性检查和数字签名方面的应用。默克尔树是由Ralph C. Merkle于1979年发明的，以他的名字命名。

树结构

默克尔树是一种二叉树，其中树的底部是由一组数据块所构成。每一个非叶子节点都是由它的子节点哈希值计算而来。因此，根节点的哈希值就是所有数据块的哈希值的一个可靠的总结。

下图是一个简单的默克尔树示意图：

在这个示例中，有四个数据块，其中块1-4都是叶节点。然后，每两个相邻的节点哈希值被计算成为其父节点的哈希值。这个过程一直重复，直到整个树的根节点哈希值被计算出来。

用途

默克尔树主要用于以下两种应用：

数据完整性检查

由于根节点哈希值是由所有数据块的哈希值计算而来的，因此，根节点哈希值可以作为整个数据块的指纹。在数据传输或存储期间，只需发送或存储根节点哈希值就可以验证整个数据块的完整性。

例如，比特币网络就运用了默克尔树来确保交易过程的完整性。

数字签名

默克尔树也可以用于对大量数据的签名。例如，如果一个文件非常大，一次性进行签名可能性能较差。使用默克尔树，可以将文件分割成很多小块，然后计算每一个小块的哈希。之后，逐层递归计算哈希值，最终得出根哈希值。这样，可以用根哈希值代表整个文件的签名。

总结

默克尔树是一种二叉树结构，主要应用于数据完整性检查和数字签名。它是一种高效的数据完整性校验方案，并且具有广泛的应用场景。