概述
merkletree被广泛的应用在比特币技术中，本文旨在通过代码实现一个简单的merkletree，并计算出merkle tree的 treeroot。
merkle tree 是一种数据结构，用于验证在计算机之间和之间存储，处理和传输的任何类型的数据。
目前，merkle树的主要用途是确保从对等网络中接收的数据块未受损和未改变，和检查其他对等网络没有撒谎发送假数据块。
merkle tree应用举例
比特币
gita
mazon's dynamo
gassandra
比特币中的应用
比特币中每个块中都包含了所有交易的集合签名，这个签名就是用merkle tree实现的，merkle树用于比特币以汇总块中的所有事务，产生整个事务集合的整体数字指纹，提供非常有效的过程来验证事务是否包括在块中。
merkle树一个很重要的用处是检查块中是否包含指定的交易，merkle树是通过递归哈希节点对来构造的，直到只有一个哈希。
merkle tree 代码实现
哈希树的跟节点称为merkle根，merkle树可以仅用log2(n)的时间复杂度检查任何一个数据元素是否包含在树中：
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package test;import java.security.messagedigest;import java.util.arraylist;import java.util.list;public class merkletrees { // transaction list list<string> txlist; // merkle root string root; /** * constructor * @param txlist transaction list 交易list */ public merkletrees(list<string> txlist) { this.txlist = txlist; root = ""; } /** * execute merkle_tree and set root. */ public void merkle_tree() { list<string> temptxlist = new arraylist<string>(); for (int i = 0; i < this.txlist.size(); i++) { temptxlist.add(this.txlist.get(i)); } list<string> newtxlist = getnewtxlist(temptxlist); while (newtxlist.size() != 1) { newtxlist = getnewtxlist(newtxlist); } this.root = newtxlist.get(0); } /** * return node hash list. * @param temptxlist * @return */ private list<string> getnewtxlist(list<string> temptxlist) { list<string> newtxlist = new arraylist<string>(); int index = 0; while (index < temptxlist.size()) { // left string left = temptxlist.get(index); index++; // right string right = ""; if (index != temptxlist.size()) { right = temptxlist.get(index); } // sha2 hex value string sha2hexvalue = getsha2hexvalue(left + right); newtxlist.add(sha2hexvalue); index++; } return newtxlist; } /** * return hex string * @param str * @return */ public string getsha2hexvalue(string str) { byte[] cipher_byte; try{ messagedigest md = messagedigest.getinstance("sha-256"); md.update(str.getbytes()); cipher_byte = md.digest(); stringbuilder sb = new stringbuilder(2 * cipher_byte.length); for(byte b: cipher_byte) { sb.append(string.format("%02x", b&0xff) ); } return sb.tostring(); } catch (exception e) { e.printstacktrace(); } return ""; } /** * get root * @return */ public string getroot() { return this.root; } } |
数据准备
我们将交易的数据，放入到list中：
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list<string> temptxlist = new arraylist<string>();temptxlist.add("a");temptxlist.add("b");temptxlist.add("c");temptxlist.add("d");temptxlist.add("e"); |
实现过程
准备交易数据
计算出每个数据的hash值，从左到右逐步组成树的左右节点
执行循环知道最后只剩下一个数据
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private list<string> getnewtxlist(list<string> temptxlist) { list<string> newtxlist = new arraylist<string>(); int index = 0; while (index < temptxlist.size()) { // left string left = temptxlist.get(index); index++; // right string right = ""; if (index != temptxlist.size()) { right = temptxlist.get(index); } // sha2 hex value string sha2hexvalue = getsha2hexvalue(left + right); newtxlist.add(sha2hexvalue); index++; } |
测试
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package test;import java.util.arraylist;import java.util.list;public class app { public static void main(string [] args) { list<string> temptxlist = new arraylist<string>(); temptxlist.add("a"); temptxlist.add("b"); temptxlist.add("c"); temptxlist.add("d"); temptxlist.add("e"); merkletrees merkletrees = new merkletrees(temptxlist); merkletrees.merkle_tree(); system.out.println("root : " + merkletrees.getroot()); } } |
执行结果
本文从简单二叉树的形式实现了简单的merkletree，计算出treeroot，但是实际上的的merkletree不拘谨与二叉树还可能是多叉树。
本文90%来着于翻译，原文地址
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