درخت مرکل که به افتخار دانشمند کامپیوتر رالف مرکل نامگذاری شده است، ساختار داده ای است که برای ذخیره اطلاعات به روشی ایمن، کارآمد و قابل تایید استفاده می‌شود. در رمزنگاری، درخت مرکل به نام درخت هش نیز شناخته می شود. درخت مرکل یک درخت باینری است، به این معنی که از گره هایی تشکیل شده است که حداکثر دو گره فرزند دارند. هر گره در درخت حاوی هش از داده های خود و هش گره های فرزند خود است. گره های برگ درخت Merkle حاوی داده های واقعی هستند که باید ذخیره شوند و گره ریشه حاوی یک هش است که تمام داده های درخت را خلاصه می کند.
درخت مرکل در بسیاری از کاربردها استفاده می شود، اما شناخته شده ترین کاربرد آن در فناوری بلاک چین است. بلاک چین یک دفتر کل غیرمتمرکز و توزیع شده است که برای ذخیره و مدیریت تراکنش های دیجیتال استفاده می شود. در یک زنجیره بلوکی، درخت مرکل برای ذخیره تراکنش های انجام شده و ارائه یک راه امن و کارآمد برای تأیید صحت تراکنش ها استفاده می شود. درخت Merkle امکان تأیید کارآمد و ایمن مقادیر زیادی از داده ها را فراهم می کند، زیرا تأیید یک مقدار هش بسیار سریعتر و کارآمدتر از تأیید کل مجموعه داده است.
در فناوری بلاک چین، درخت مرکل برای ایجاد یک نمایش فشرده از تمام تراکنش‌های یک بلوک استفاده می‌شود. این نمایش فشرده یک ریشه Merkle نامیده می شود و در هدر بلوک ذخیره می شود. هدر بلوک همچنین حاوی اطلاعات دیگری مانند مهر زمانی بلوک، nonce (عدد تصادفی مورد استفاده در الگوریتم‌های اثبات کار) و هش بلوک قبلی است.
درخت مرکل در فناوری بلاک چین برای اطمینان از یکپارچگی داده های ذخیره شده در بلاک چین استفاده می شود. به عنوان مثال، اگر یک عامل مخرب سعی کند یک تراکنش را در بلاک چین تغییر دهد، هش تراکنش تغییر می کند و این تغییر در درخت مرکل منتشر می شود. هنگامی که تغییر به ریشه Merkle می رسد، مقدار متفاوتی برای ریشه Merkle ایجاد می کند. این تغییر در ریشه Merkle توسط گره‌های دیگر در بلاک چین شناسایی می‌شود و آنها بلوک را رد می‌کنند زیرا دارای ریشه مرکل نامعتبر است.
استفاده از درختان مرکل در فناوری بلاک چین مزایای متعددی را به همراه دارد. در مرحله اول، امکان تأیید کارآمد داده های ذخیره شده در بلاک چین را فراهم می کند. ثانیا، ذخیره حجم زیادی از داده ها را به صورت فشرده و ایمن ممکن می سازد. در نهایت، تشخیص هرگونه تغییر ایجاد شده در داده‌ها را ممکن می‌سازد و از یکپارچگی داده‌هایی که در بلاک چین ذخیره می‌شوند اطمینان حاصل می‌کند.
در اینجا یک مثال ساده از درخت مرکل در بلاک چین آورده شده است:
فرض کنید در یک بلوک هشت تراکنش داریم: A، B، C، D، E، F، G و H. برای ایجاد درخت Merkle، ابتدا هر یک از تراکنش ها را هش می کنیم تا گره های برگ را ایجاد کنیم. سپس، گره های برگ را جفت می کنیم و هر جفت را هش می کنیم تا سطح بعدی درخت را ایجاد کنیم. این کار را تکرار می کنیم تا به گره ریشه که ریشه مرکل است برسیم.
در این مثال، ریشه Merkle هش دو گره فرزند A و B است که هش های چهار گره فرزند C، D، E و F هستند که هش های هشت تراکنش در بلوک هستند. ریشه Merkle یک راه امن و کارآمد برای تأیید تراکنش‌ها در بلوک فراهم می‌کند. اگر هر یک از تراکنش‌های بلوک تغییر می‌کرد، مقدار دیگری برای ریشه Merkle ایجاد می‌کرد و این تغییر به راحتی شناسایی می‌شد.
این یک مثال پیچیده تر از درخت مرکل در بلاک چین است، اما اصل اساسی یکسان است: ارائه راهی ایمن، کارآمد و قابل تایید برای ذخیره و مدیریت تراکنش ها در یک بلاک چین. استفاده از درختان مرکل در فناوری بلاک چین امکان تأیید کارآمد مقادیر زیادی از داده‌ها را فراهم می‌کند، در حالی که از یکپارچگی و امنیت داده‌هایی که در بلاک چین ذخیره می‌شوند، اطمینان حاصل می‌کند.
در خاتمه، درخت مرکل یک ساختار داده قدرتمند است که در بسیاری از برنامه ها استفاده می شود، اما شناخته شده ترین کاربرد آن در فناوری بلاک چین است. درخت مرکل راهی ایمن، کارآمد و قابل تایید برای ذخیره و مدیریت داده ها را فراهم می کند و جزء ضروری فناوری بلاک چین است. با محبوبیت روزافزون فناوری بلاک چین، این احتمال وجود دارد که استفاده از درختان مرکل به رشد خود ادامه دهد و در طیف وسیعی از کاربردها مورد استفاده قرار گیرد.
