BTC笔记-02-数据结构

BTC-数据结构

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哈希指针

• hash pointers，指向一个结构体在内存中的位置，同时还包含这个结构体的哈希值。这样可以检测出结构体的内容是否被更改
• 区块链就是一个链表，使用了哈希指针。每一个区块的哈希指针都由前一个区块的全部内容计算得出，这样区块链具有 tamper-evident log 的特性

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Merkel Tree

哈希树，每个叶节点均以数据块的哈希作为标签，而除了叶节点以外的节点则以其子节点标签的加密哈希作为标签 。

根节点所记录的哈希值称为 root hash

每个区块有两部分：block header 和 block body，区块包含交易信息，交易信息构成一个 Merkel Tree，block header 中包含整个 Merkel Tree 的 root hash，但不包含交易的详细信息。详细信息位于 block body 中

Merkel Tree 可以提供 Merkel proof，证明树中包含了某个交易，过程如下：

其中验证方轻节点仅保存 block header 信息

这种证明树中包含某个交易的过程称为 proof of membership 或 proof of inclusion，其验证复杂度为 \(O(\log n)\)

如果使用 Merkel Tree 证明一个交易不在树中 proof of non-membership，在未对叶节点排序的情况下，需要逐一验证，复杂度为 \(O(n)\)

如果对叶子节点（交易）按哈希值排序，则可在 \(O(\log n)\) 复杂度下证明，这种对叶子节点排序后的树称 Sorted Merkel Tree

比特币所用到的 Merkel Tree 不需要排序

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哈希指针在无环的情况下可以替代普通指针，有环时无法使用哈希指针