Merkle Tree

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1. Merkle Tree 是什么

Merkle Tree 是一种 二叉哈希树（Binary Hash Tree），它的作用是把大量数据的哈希值组织成树状结构，用 一个根哈希（Merkle Root） 来代表全部数据的完整性。

你可以把它理解成：

"用一个短短的指纹（Merkle Root）证明整个数据库的内容没有被篡改。"

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2. 结构示意

假设我们有 4 个数据块：A, B, C, D

1. 对每个数据块做哈希：

   hA = hash(A)
   hB = hash(B)
   hC = hash(C)
   hD = hash(D)
   

2. 两两合并再哈希：

   hAB = hash(hA + hB)
   hCD = hash(hC + hD)
   

3. 最终合并得到根哈希：

   root = hash(hAB + hCD)
   

结构像这样：

        Merkle Root
        /        \
     hAB          hCD
    /  \         /   \
  hA    hB    hC     hD

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3. 它的好处

✅ 快速验证数据是否在集合中

• 你只需要提供少量节点的哈希值（Merkle Proof），就能证明某个数据在这棵树里。
• 不用下载整个数据集。

✅ 节省存储和传输

• 例如区块链节点，只需要保存 Merkle Root 就能校验交易。

✅ 高效的防篡改机制

• 任何一个数据块被改动，最终的 Merkle Root 都会变化。

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4. 在区块链中的用途

1. 比特币 / 以太坊

   • 区块头（Block Header）里会存 交易的 Merkle Root，保证交易列表不可篡改。

2. airdrop白名单

   • 如果一个airdrop活动有 100 万个地址，直接存到合约里会非常贵。

   • 解决方法：

     • 离线计算 Merkle Tree，把所有地址做成 Merkle Root。
     • 部署合约时只存 Root。
     • 领取空投时，用户提交自己的地址和 Merkle Proof(验证路径所需的所有兄弟节点哈希值的集合)，合约用 Merkle Root 验证地址是否在白名单中。

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5. Merkle Proof 验证过程

假设要验证 A 在树中：

• 你提交：hA + 需要的兄弟节点哈希（比如 hB 和 hCD）。
• 链上合约按顺序拼接和哈希，直到算出 Merkle Root。
• 如果结果等于合约存的 Root，说明验证通过。

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6. MerkleProof库

// Merkle树验证，调用MerkleProof库的verify()函数
    function _verify(bytes32 leaf, bytes32[] memory proof)
    internal view returns (bool)
    {
        return MerkleProof.verify(proof, root, leaf);
    }