區塊鏈:Merkle樹的邏輯和證明_NFT幣

什么是Merkle樹

定義

MerkleTree，也叫默克爾樹或哈希樹，是區塊鏈的底層加密技術，被以太坊區塊鏈廣泛采用。MerkleTree是一種自下而上構建的加密樹，每個葉子是對應數據的哈希，而每個非葉子為它的2個子節點的哈希。

如何生成Merkle樹的數據

在solidity中我們通過keccak256算法計算hash值:

keccak256(abi.encodePacked(toHashValue)e.g.:hash前0xAb8483F64d9C6d1EcF9b849Ae677dD3315835cb2hash后0x999bf57501565dbd2fdcea36efa2b9aef8340a8901e3459f4a4c926275d36cdb

礦企Merkle將于5月收到4449臺比特大陸新礦機S19 Pro+ Hydro:2月6日消息，總部位于美國加州的Merkle Standard將成為美國首批獲得比特大陸最新礦機S19 Pro+ Hydro的加密礦企之一，該設備使用液體冷卻技術，可以降低熱量、功耗和噪音，并延長機器的使用壽命。

Merkle與比特大陸簽署一項協議，將在5月份獲得4449臺最新礦機，這些機器可為該公司增加約840 PH/s的挖礦能力。Merkle將在其位于華盛頓東部的旗艦數據中心部署所有比特大陸礦機，該數據中心擁有225兆瓦（MW）的容量，潛在的擴展能力高達500兆瓦。該礦商預計到今年年底將實現凈碳負排放，并達到4.6 EH/s的算力。（CoinDesk）[2022/2/6 9:34:12]

在對葉子節點的值進行hash運算之后，再把相鄰的節點再進行hash運算，直到只剩下一個根節點。假設存在兩個相鄰的節點A和B,那么在進行hash運算的時候到地址是hash(A+B)呢？還是hash(B+A)呢？其實這是由A和B的大小決定的，在openzeppelin對應的merkle代碼中我們可以找到這么一段代碼:

聲音 | Brendan Blumer: EOS 提供一致化 多中性化及性能:據 IMEOS 報道，Block.one CEO Brendan Blumer發推表示：“每天我都被問及轉移到 EOS 的項目，Block.one 到底給予了什么激勵。我們提供一致化，多中心化和性能。”[2018/9/18]

function_hashPair(bytes32a,bytes32b)privatepurereturns(bytes32){returna<b?_efficientHash(a,b):_efficientHash(b,a);}

總結來說就是把相對小的數值放到前面去這么來排序計算hash值。這個地方在自己動手實際運算的時候可能會有些許困惑。在實際的項目中一般只需要把計算的最后結果的根hash值存儲到合約中，如果大量的地址都需要存到合約中的話會消耗大量的gas費。經過merkle樹計算之后，大大的減少了需要存儲的數據。通過一段foundry的setUp演示下如何計算和存儲roothash值:

動態 | Emercoin與Infopulse合作開發區塊鏈技術:據cryptoninjas消息，區塊鏈應用平臺Emercoin與國際軟件開發公司于15日簽署合作協議，共同發展高端解決方案，并在公司和開發社區之間推廣區塊鏈。Infopulse營銷副總裁表示，將結合以往經驗，把Emercoin技術融入到公共區塊鏈功能所需的解決方案開發中。[2018/8/16]

bytes32publicroot;bytes32publicleafs;bytes32publicl2;functionsetUp()public{addressmemoryaddrss=newaddress(4);addrss=0xAb8483F64d9C6d1EcF9b849Ae677dD3315835cb2;addrss=0x2d886570A0dA04885bfD6eb48eD8b8ff01A0eb7e;addrss=0xed857ac80A9cc7ca07a1C213e79683A1883df07B;addrss=0x690B9A9E9aa1C9dB991C7721a92d351Db4FaC990;//通過地址列表計算葉子節點的hash值leafs.push(keccak256(abi.encodePacked(addrss)));leafs.push(keccak256(abi.encodePacked(addrss)));leafs.push(keccak256(abi.encodePacked(addrss)));leafs.push(keccak256(abi.encodePacked(addrss)));//計算第二層的hash值l2.push(keccak256(abi.encodePacked(leafs,leafs)));l2.push(keccak256(abi.encodePacked(leafs,leafs)));//計算根的hash值root=keccak256(abi.encodePacked(l2,l2));}

DASH上線美國交易所Mercury Cash:DASH官方推特發布消息稱，已經上線美國的加密貨幣交易所Mercury Cash。在交易所加入ETH交易對，并將通過借記卡和信用卡在網上進行買賣。據huobi.pro數據顯示，DASH全球均價5012.14元，跌幅4.0%，全球市值60億美元，排名12。[2018/1/27]

為了演示方便我們值寫了4個地址，實際項目中可能地址數量非常大。

如何來驗證Merkle樹

在合約中存儲到roothash值之后我們如何去驗證由客戶端發過來的地址是否是有效地址或者說在白名單中的地址呢？首先我們需要將地址進行hash運算，作為第三個參數，然后將地址相鄰的hash值作為proof傳到驗證函數中。proof列表對應下面圖片中的紅色標記區域

測試的驗證方法:

functiontestVerify()public{addressproofAddress=0xAb8483F64d9C6d1EcF9b849Ae677dD3315835cb2;bytes32memoryproof=newbytes32(2);proof=leafs;proof=l2;assert(MerkleProof.verify(proof,root,keccak256(abi.encodePacked(proofAddress))));}

在實際項目中的應用場景

發放空投

NFT的白名單

在合約審計中的常見漏洞

functionparentHash(bytes32a,bytes32b)publicpurereturns(bytes32){if(a<b){returnkeccak256(abi.encode(a,b));}else{returnkeccak256(abi.encode(b,a));}}

abi.encode(address,uint)將會輸出64字節。由于abi.encode(bytes32,bytes32)也是64字節，因此在葉子節點和父節點之間可能會發生哈希碰撞。

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