Merkle树

Posted 2023-03-04 JackieDYH

Merkle Tree，通常也被称作Hash Tree，顾名思义，就是存储hash值的一棵树。Merkle树是一种数据结构，Merkle树的叶子是数据块(例如，文件或者文件的集合)的hash值。非叶节点是其对应子节点串联字符串的hash。

对于网站中的交易： https://www.blockchain.com/btc/block/000000000001741120135274584b2a0da45b39c8cc78322a14f9004ae766a8e0https://links.jianshu.com/go?to=https%3A%2F%2Fwww.blockchain.com%2Fbtc%2Fblock%2F000000000001741120135274584b2a0da45b39c8cc78322a14f9004ae766a8e0

第一笔hash：
16f0eb42cb4d9c2374b2cb1de4008162c06fdd8f1c18357f0c849eb423672f5f
大小端转换为：
5f2f6723b49e840c7f35181c8fdd6fc0628100e41dcbb274239c4dcb42ebf016

第二笔hash：
cce2f95fc282b3f2bc956f61d6924f73d658a1fdbc71027dd40b06c15822e061
大小端转换为：
61e02258c1060bd47d0271bcfda158d6734f92d6616f95bcf2b382c25ff9e2cc

将两个拼接在一起：
5f2f6723b49e840c7f35181c8fdd6fc0628100e41dcbb274239c4dcb42ebf01661e02258c1060bd47d0271bcfda158d6734f92d6616f95bcf2b382c25ff9e2cc

将上面拼接的字符串进行两次hash如下：

第一次hash结果：
9b2ec096d49fee8b310752082d63d8fe198386ae2172d90533d9186bb28df63d

将上面计算出的hash值再次进行hash：
525894ddd0891b36c5ff8658e2a978d615b35ce6dedb5cb83f2420dbcd40a0c7

大小端转换即为结果：
c7a040cddb20243fb85cdbdee65cb315d678a9e25886ffc5361b89d0dd945852

package main

import (
    "encoding/hex"
    "crypto/sha256"
    "fmt"
)




func ReverseBytes2(data []byte)
    for i,j :=0,len(data) - 1;i<j;i,j = i+1,j - 1
        data[i],data[j] = data[j],data[i]
    


func main()


    //字符串hash转换为字节
    hash1,_:=  hex.DecodeString("16f0eb42cb4d9c2374b2cb1de4008162c06fdd8f1c18357f0c849eb423672f5f")

    hash2,_:=  hex.DecodeString("cce2f95fc282b3f2bc956f61d6924f73d658a1fdbc71027dd40b06c15822e061")

    //大小端的转换
    ReverseBytes2(hash1)

    ReverseBytes2(hash2)

    //拼接在一起
    rawdata:=append(hash1,hash2...)
    //double hash256
    firsthash:=sha256.Sum256(rawdata)
    secondhash:= sha256.Sum256(firsthash[:])
    merkroot := secondhash[:]

    //反转，与浏览器当中的数据对比
    ReverseBytes2(merkroot)

    fmt.Printf("%x",merkroot)

merkle树实战

func min(a int,b int) int

    if(a>b)
        return b
    
    return a



//默克尔树节点
type MerkleTree struct
    RootNode *MerkleNode


//默克尔根节点
type MerkleNode struct
    Left *MerkleNode
    Right *MerkleNode
    Data []byte

//生成默克尔树中的节点，如果是叶子节点，则Left，right为nil ，如果为非叶子节点，根据Left，right生成当前节点的hash
func NewMerkleNode(left,right *MerkleNode,data []byte) *MerkleNode
    mnode := MerkleNode

    if left ==nil && right==nil
        mnode.Data = data
    else
        prevhashes := append(left.Data,right.Data...)
        firsthash:= sha256.Sum256(prevhashes)
        hash:=sha256.Sum256(firsthash[:])
        mnode.Data = hash[:]
    

    mnode.Left = left
    mnode.Right = right

    return &mnode


//构建默克尔树
func NewMerkleTree(data [][]byte) *MerkleTree
    var nodes []MerkleNode
    //构建叶子节点。
    for _,datum := range data
        node:= NewMerkleNode(nil,nil,datum)
        nodes =  append(nodes,*node)
    
    //j代表的是某一层的第一个元素
    j:=0
    //第一层循环代表 nSize代表某一层的个数，每循环一次减半
    for nSize :=len(data);nSize >1;nSize = (nSize+1)/2
        //第二条循环i+=2代表两两拼接。 i2是为了当个数是基数的时候，拷贝最后的元素。
            for i:=0 ; i<nSize ;i+=2
                i2 := min(i+1,nSize-1)

                node := NewMerkleNode(&nodes[j+i],&nodes[j+i2],nil)
                nodes = append(nodes,*node)
            
        //j代表的是某一层的第一个元素
            j+=nSize

    

    mTree := MerkleTree&(nodes[len(nodes)-1])
    return &mTree

全部代码

package main

import (
    "crypto/sha256"
    "encoding/hex"
    "fmt"
)


func min(a int,b int) int

    if(a>b)
        return b
    
    return a



//默克尔树节点
type MerkleTree struct
    RootNode *MerkleNode


//默克尔根节点
type MerkleNode struct
    Left *MerkleNode
    Right *MerkleNode
    Data []byte

//生成默克尔树中的节点，如果是叶子节点，则Left，right为nil ，如果为非叶子节点，根据Left，right生成当前节点的hash
func NewMerkleNode(left,right *MerkleNode,data []byte) *MerkleNode
    mnode := MerkleNode

    if left ==nil && right==nil
        mnode.Data = data
    else
        prevhashes := append(left.Data,right.Data...)
        firsthash:= sha256.Sum256(prevhashes)
        hash:=sha256.Sum256(firsthash[:])
        mnode.Data = hash[:]
    

    mnode.Left = left
    mnode.Right = right

    return &mnode


//构建默克尔树
func NewMerkleTree(data [][]byte) *MerkleTree
    var nodes []MerkleNode
    //构建叶子节点。
    for _,datum := range data
        node:= NewMerkleNode(nil,nil,datum)
        nodes =  append(nodes,*node)
    
    //j代表的是某一层的第一个元素
    j:=0
    //第一层循环代表 nSize代表某一层的个数，每循环一次减半
    for nSize :=len(data);nSize >1;nSize = (nSize+1)/2
        //第二条循环i+=2代表两两拼接。 i2是为了当个数是基数的时候，拷贝最后的元素。
            for i:=0 ; i<nSize ;i+=2
                i2 := min(i+1,nSize-1)

                node := NewMerkleNode(&nodes[j+i],&nodes[j+i2],nil)
                nodes = append(nodes,*node)
            
        //j代表的是某一层的第一个元素
            j+=nSize

    

    mTree := MerkleTree&(nodes[len(nodes)-1])
    return &mTree



func ReverseBytes3(data []byte)
    for i,j :=0,len(data) - 1;i<j;i,j = i+1,j - 1
        data[i],data[j] = data[j],data[i]
    


func main()
    //测试网站下的5个hash是否能够生成merkleRoot
    //https://www.blockchain.com/btc/block/00000000000090ff2791fe41d80509af6ffbd6c5b10294e29cdf1b603acab92c
    //传递hash
    data1,_:=hex.DecodeString("6b6a4236fb06fead0f1bd7fc4f4de123796eb51675fb55dc18c33fe12e33169d")
    data2,_:=hex.DecodeString("2af6b6f6bc6e613049637e32b1809dd767c72f912fef2b978992c6408483d77e")
    data3,_:=hex.DecodeString("6d76d15213c11fcbf4cc7e880f34c35dae43f8081ef30c6901f513ce41374583")
    data4,_:=hex.DecodeString("08c3b50053b010542dca85594af182f8fcf2f0d2bfe8a806e9494e4792222ad2")
    data5,_:=hex.DecodeString("612d035670b7b9dad50f987dfa000a5324ecb3e08745cfefa10a4cefc5544553")

    //大小段转换
    ReverseBytes3(data1)
    ReverseBytes3(data2)
    ReverseBytes3(data3)
    ReverseBytes3(data4)
    ReverseBytes3(data5)

    hehe := [][]byte
        data1,
        data2,
        data3,
        data4,
        data5,
    
    //生成默克尔树
    merleroot:= NewMerkleTree(hehe)
    //反转
    ReverseBytes3(merleroot.RootNode.Data)
    fmt.Printf("%x",merleroot.RootNode.Data)