ما هي شجرة ميركل؟

شجرة ميركل بنية بيانات مستخدمة في علوم الحاسوب والتشفير. وفي سوق العملات الرقمية، يشير مصطلح شجرة ميركل إلى بنية بيانات تحتوي على ملخّص المعاملات المُنفَّذة على البلوكتشين بواسطة دالة الهاش. وتساعد شجرة ميركل على التحقق من كتل المعاملات في البلوكتشين بسهولة وكفاءة. في هذا المقال تجد إجابة سؤال: ما هي شجرة ميركل؟

اكتشف شجرة ميركل رالف ميركل، الذي سجّل براءة اختراع الفكرة عام 1979 ثم تناولها في بحثه "توقيع رقمي قائم على دالة تشفير تقليدية" المنشور عام 1987. شجرة ميركل بنية بيانات على هيئة مخطّط تتألف من قيم هاش، وتُرتَّب فيها أكواد الهاش الخاصة بالبيانات في مخطّط يمتد من الأسفل إلى الأعلى. وفي هذه الشجرة، يُحدَّد الهاش في المستوى الأعلى بجمع قيم الهاش الموجودة في المستوى الذي تحته.

تُصان سلامة البيانات في النظام بفضل شجرة ميركل وقيم الهاش المرتّبة داخل المخطّط، ومن خلال جمع هذه القيم تباعًا من الأسفل إلى الأعلى. وتُستخدم الشجرة في نقل البيانات بين الأشخاص، وفي الشبكات النِدّية (peer-to-peer)، وفي التحقق من البيانات المنقولة. وبفضل شجرة ميركل يمكن معرفة ما إذا كانت البيانات أو كتل البيانات المنقولة قد تعرّضت للتلف أو التزوير، كما يمكن التأكد من صحة هذه الكتل.

كيف تعمل شجرة ميركل؟

تتكوّن أشجار ميركل من قيم الهاش الموجودة داخل الكتل. في أسفل شجرة ميركل تقع بيانات المعاملات، ويُستخرج الهاش (كود الهاش) الخاص بهذه البيانات عبر تشغيل دالة الهاش. بعد ذلك تُجمع القيم الموجودة في أسفل المخطّط بعضها إلى بعض، وتُضاف القيمة الناتجة إلى الصفوف الأعلى. وبتكرار هذه العملية تُبنى شجرة ميركل. وفي نهاية العملية تُسمّى قيمة الهاش الموجودة في قمة المخطّط جذر الهاش أو جذر ميركل. ويكشف جذر الهاش المحسوب ما إذا كانت هناك أخطاء في الكتل؛ فإذا ظهر تعارض في القيم المكوِّنة له، تستمر خوارزمية النظام في العمل بدوال الهاش إلى أن تنتج جذر ميركل خاليًا من الأخطاء.

لماذا تُستخدم شجرة ميركل في بيتكوين؟

لأنها تسهّل العمل على المعدّنين الراغبين في التحقق من الكتل على بلوكتشين بيتكوين. فالمعدّنون على شبكة بيتكوين يتحققون من الكتل بتشغيل دالة الهاش. وعلى بلوكتشين بيتكوين تُرتَّب البيانات وتُوضع داخل شجرة ميركل، ثم يُستخرج جذر الهاش عبر عمل دوال الهاش في الخوارزمية. ويمكن استخدام جذر الهاش الناتج في عمليات تعدين لاحقة أيضًا. وبهذه الطريقة يستطيع المعدّنون متابعة عملياتهم بحساب هاش الجذر وحده بدلًا من حساب هاش الكتل كلها. كما تقدّم شجرة ميركل حلولًا على بلوكتشينات عملات رقمية أخرى غير بيتكوين.