Merkle-Baum

Mittel
Ein Merkle-Baum bietet die Möglichkeit, große Datenmengen zu organisieren und zu strukturieren, um ihre Verarbeitung zu vereinfachen. Im Falle von Kryptowährungen und Blockchains wird der Merkle-Baum verwendet, um Transaktionsdaten so zu strukturieren, dass sie weniger Ressourcen beanspruchen.
Kryptotransaktion in einer Merkle-Baum-Struktur abgewickelt, wird sie gehasht und erh√§lt einen entsprechenden Hash-Wert. Nachdem jede Transaktion im Merkle-Baum gehasht wurde, wird jeder erzeugte Hash-Wert mit einem anderen Hash-Wert gepaart und dann erneut gehasht. Beispielsweise werden die Hash-Werte ‚ÄěAB‚Äú und ‚ÄěAC‚Äú zu ‚ÄěABC‚Äú kombiniert.
Dieser Prozess der Paarbildung von Hash-Werten wird wiederholt, bis ein endg√ľltiger Hash-Wert erzeugt wird. Der endg√ľltige Hash-Wert, die sogenannte Merkle-Wurzel, liefert eine Zusammenfassung aller darin enthaltenen Transaktionen und wird in den Blockkopf eingef√ľgt.


Datensicherheit

Eine Merkle-Baum-Struktur erm√∂glicht eine leicht zug√§ngliche Aufzeichnung der Transaktionen in einem Block. Es ist also sehr einfach zu √ľberpr√ľfen, ob die Daten in einem Block ge√§ndert oder manipuliert wurden. Denn jede √Ąnderung einer Transaktion (oder anderer damit verbundener Daten) im Merkle-Baum w√ľrde zu einer v√∂llig anderen Merkle-Wurzel f√ľhren.


Effiziente Ressourcennutzung

W√ľrden Kryptow√§hrungen keine Merkle-B√§ume verwenden, m√ľssten bei jeder Verifizierungsanfrage enorme Mengen an Daten √ľber das Netzwerk gesendet werden. Die Strukturierung der Transaktionsdaten in einem Merkle-Baum stellt eine weitaus effizientere Nutzung der verf√ľgbaren Ressourcen dar. F√ľr die Validierung einer Transaktion ist keine vollst√§ndige Kopie des Ledgers erforderlich. Es k√∂nnen einfach die gehashten Transaktionsdaten einer Merkle-Wurzel verifiziert werden, sodass viel weniger Daten √ľber die Knoten gesendet werden m√ľssen und somit weniger Rechenleistung f√ľr die Analyse der gesamten Datenintegrit√§t erforderlich ist.

Merkle-B√§ume werden f√ľr den Nachweis von Reserven (Proof of Reserves, PoR) verwendet. Bei einer PoR-Pr√ľfung stellen Pr√ľfer sicher, dass Verwahrstellen wie Kryptob√∂rsen die Mittel ihrer Kunden in vollem Umfang halten. Der Pr√ľfer erstellt einen Snapshot aller Kontoguthaben einer Kryptob√∂rse und √ľbertr√§gt die Daten dann in einen Merkle-Baum.

Merkle-B√§ume k√∂nnen auch auf andere Weise verwendet werden, z.B. um zu √ľberpr√ľfen, ob eine einzelne Transaktion in einen Block aufgenommen wurde, ohne die gesamte Blockchain herunterladen zu m√ľssen. Sie sind ein wichtiges Instrument, um Transaktionsdaten zu organisieren und so effizient wie m√∂glich zu funktionieren. Ohne Merkle-B√§ume w√ľrde der h√∂here Ressourcenbedarf wahrscheinlich dazu f√ľhren, dass weniger Knoten am Netzwerk teilnehmen.