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;
}
}
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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");
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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++;
}
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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());
}
}
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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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