比特币:什么是稀疏默克尔树多值证明

编者按：本文来自：以太坊爱好者，作者：JimMcDonald，翻译&校对：裴奇&阿剑，Odaily星球日报经授权转载。译者注：以太坊网络是一台富状态的世界计算机，其状态包括状态余额、交易流水号、合约代码及合约存储内容等。在技术上，这些状态数据是靠一种叫做“默克尔树”的结构来组织的，因此，以太坊世界状态及其访问、更新，便可表达为一棵默克尔树及其访问、更新。同样地，所有跟默克尔树相关的数据证明及验证操作，都可以在以太坊协议的语境下被理解为状态的证明及验证操作。实际上，默克尔树是我们理解、利用、改进以太坊协议不可或缺的一环。本文介绍了一种可以证明多个值存在于同一棵默克尔树上的方法，因此也可以说，这就是在介绍如何证明多个以太坊状态隶属于同一时刻的世界状态的方法。科普|什么是默克尔截顶

Tether首席技术官：如果在30天内发行和赎回的总和为0并不能证明什么:金色财经报道，Tether首席技术官Paolo Ardoino在社交媒体上称，关于稳定币的稳定性和流动性。如果在30天内，发行和赎回的总和为0，只是意味着发行的资金流入会覆盖赎回的资金，并不能证明什么。而如果在同一时间段内，净余额为负150亿，这意味着稳定币能够在不使用其他客户的钱的情况下将钱还给要求赎回的客户，并且可以真实地声称它具有很大的流动性并且是安全的。[2022/7/6 1:55:10]

稀疏默克尔树多值证明是对默克尔树截顶的一种替代方案，可在为证明一棵默克尔树上存在多个值时提供空间上较为节约的证明。什么是默克尔证明、默克尔树截顶，我已在前一篇··文章中解释过了；推荐您先阅读并理解这些概念再来阅读本文。接下来，文本将用下图的默克尔树来解释多值证明：

华尔街分析师：比特币什么都不是，只是一股蒸汽:华尔街“全明星”分析师安迪·凯斯勒在1月31日《华尔街日报》观点版面发表文章《比特币泡沫背后》。

文章中他表示：比特币什么都不是，它只是一股蒸汽，一种想法的概念。使用比特币的交易非常少。它缺乏价值存储属性——任何一种一周下跌30%的东西都不能发挥这种作用。但彭博社(Bloomberg)的财富报道称:“比特币新手告诉我们，是什么促使他们以创纪录的价格买入。“很多负担不起的人可能因此受到严重伤害。Robinhood周五限制了一些加密货币的购买。

所以加密领域都将目光聚焦于二月中旬。我不知道纽约总检察长会发现什么。她可能会结束调查，继续自己的快乐生活，因为根本就没有犯罪，或者发现一个让伯尼·麦道夫看起来像从柠檬水摊上偷东西的局。我们知道当热空气耗尽时泡沫会发生什么。[2021/2/2 18:41:07]

声音 | 比特币安全专家：Facebook Coin与PayPal及数字法币没什么分别:据AMBcrypto报道。比特币安全专家Andreas Antonopoulos近期在YouTube的问答环节上表示，他对于像Facebook这样的大公司要发行加密货币一事并不感到担忧，因为他一直都认为迟早会产生这样的公司代币，甚至全球的央行都会推出自己的加密货币，但这些加密货币都会具有法币的特征，唯一的区别在于如何实现——从先前的微软SQL数据库转向区块链数据库。 Antonopoulos接着指出，在现实中，如果不遵守银行监管，Facebook Coin就不能用于跨境交易。如果没有严格的KYC/ AML政策，Facebook将不会提供其加密货币，这与PayPal没有任何不同，与银行提供的数字法币也没有什么分别。然而，与Visa、摩根大通或PayPal相比，Facebook此类公司的额外好处是能为其加密货币提供更好的用户体验、服务、交易速度和品牌识别。[2019/3/31]

-图1：一棵默克尔树-稀疏多值证明最早由VitalikButerin提出。多值证明

动态 | “什么是比特币”今年在谷歌搜索量名列前茅:据CCN报道，根据谷歌发布的2018年搜索术语年度评论，“什么是比特币”在谷歌的搜索量名列前茅，至少在美国是这样。在去年，人们对于比特币的搜索包括一般新闻搜索和“如何购买比特币”。[2018/12/13]

多值证明就是把一棵默克尔树中的一组证明打包在一起，从而节省存储空间。例如，下面是上图所示默克尔树的3条默克尔证明：

Game.com创始人徐乐：现在谁都定义不了什么是区块链游戏 :Game.com的CEO徐乐接受采访时说：“我的第一条twitter是在07年发的。进入游戏领域10年后，我发了第二条twitter，说Game.com会告诉全世界什么是区块链游戏。我说那句话的意思是：目前没有人能够定义什么是区块链游戏。目前的概念都是错误的。只有干出来，干成了标准，做成了老大，再去定义才有意义。”后又在朋友圈分享想法：“1.首先需打造基础服务，甚至比交易所还要安全的数字货币充提币的自动化系统加人工风控，冷钱包存储永不联网的保障用户的数字资产安全；2.有基础后，才有资格为数字货币玩家群体提供娱乐服务，服务端的内容只有在非常必要的情况下才有必要放在区块链上；3.一定要用区块链思维去思考和设计新玩法，进行再创造，舍弃旧世界的东西。”[2018/3/3]

-图2、3、4：分别对应Banana、Peach和Kumquat的默克尔证明-从上图可以看出，3个证明总共包含9个中间分支的哈希值：每条证明有3个哈希值。将这3个证明组合成如下图所示的结构，即成多值证明：

-图5：对应Banana、Peach和Kumquat的默克尔多值证明-相比于单条证明时总共需要的9个中间分支哈希值，默克尔多值证明只需要7个哈希值，这就节省了存储空间。稀疏的多值证明

虽然默克尔树的多值证明确实节省了一些存储空间，但其中一些数据可以用其他方式得到，所以移除这些数据可以进一步节省存储空间。以上图的默克尔树多值证明为例，许多中间分支的哈希值都可以被计算出来。比如验证者将已知的值Banana和Peach通过哈希函数计算后，可以得到哈希值bc4F…8d3f和59a0…421d。对于与根节点相连的两个节点的哈希值c0b7…da30和6ff9…8e3d，可以通过其孩子节点的哈希值计算出来。因为孩子节点的哈希值要么是证明中包含的，要么可以通过再上一层的哈希值计算出来。下图中黄色的节点标记了这4个可由计算得到的哈希值：

-图6：默克尔树多值证明中可以被移除的哈希值-移除这些哈希值后，可以得到默克尔树中稀疏的多值证明，如下图所示：

-图7：稀疏的默克尔树多值证明-稀疏的默克尔树多值证明将需要包含的哈希值数量从9个减少到了3个。证明效果相同时，稀疏的多值证明也比默克尔截顶更有效，因为后者需要6个哈希值。验证者得到稀疏的多值证明后，为了验证那些值是默克尔树的一部分，需要执行以下的步骤：将Banana哈希得到bc4f…8d3f将Peach哈希得到59a0…421d将Kumquat哈希得到2aab…6f791将bc4f…8d3f和59a0…421d哈希得到9c15…5dec将2aab…6f79和45cf…14d9哈希得到a6e4…87df将d596…66ef和9c15…5dec哈希得到c0b7…da30将e336…ed14和a6e4…87df哈希得到6ff9…8e3d将c0b7…da30和6ff9…8e3d哈希得到d576…ffd9至此可以把最终得到的哈希值与默克尔树的根哈希值做比较，如果二者一致，则认定所有的值都在该默克尔树中。下图对比了默克尔树中值和证明的数量变化时，默克尔树截顶和默克尔树中稀疏的多值证明在存储默克尔证明时可以节约的空间存储量：

值得注意的是，多值证明的节省量是近似值，因为能节省多少取决于被证明的值在默克尔树中的位置以及可以被移除的中间分支哈希值个数。对比稀疏多值证明与默克尔截顶

从上表中可以看出，稀疏的多值证明比默克尔树截顶节省更多的存储空间，那么为什么还要使用默克尔树截顶呢？因为稀疏的多值证明相对于默克尔树截顶，拥有一些不同的特性，主要有以下几点：在多值证明方法中，所有值的证明都是一起生成、一起得到验证的；而在截顶方法中，各个值的证明是分别生成、分别验证的稀疏的多值证明在生成及验证证明时，需要更多的内存和CPU周期稀疏的多值证明很难并行地生成和验证稀疏的多值证明的大小是可变的，而默克尔树截顶在给定默克尔树和总证明数时，其证明大小是固定的一些情况下，因为用于传输信息的编码系统不同，可能会导致稀疏的多值证明比默克尔树截顶需要更多的空间；因此建议使用之前做一下测试总的来说，还要看单个应用的需求来决定哪个更合适。但是这两种方法都比单独的默克尔证明节省更多的存储空间，因此当需要对同一棵默克尔树提供多个证明时，可以考虑使用这两种方法。实现样例

https://github.com/提供了稀疏的默克尔树多值证明的Go语言实现。

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