03数据结构

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重要的概念：哈希指针（hash pointers）

• 除了保存地址，还需要保存hash值
  • 既能找到位置，还能判断是否被纂改

区块链

BTC中最基本的数据结构即区块链

• 比起普通链表，区块链用hash pointers代替了普通指针

\(H()\)是对前一个区块的全部内容进行hash，包含前一个hash值

通过此结构可以实现tamper-evident log （防纂改）

• 无论哪个改动，都会导致最终保存的\(H()\)发生变化
• 对比普通链表：区块链会牵一发动全身！

Merkle tree

BTC中的另外一种数据结构

对比binary tree: 用hash pointers代替了普通指针 （下图所示） 好处：只要记住root hash，就能检测出对任何部分的修改

实际上每一个区块(data blocks)就是一个交易，记TX

root hash存在block header中，但header没有具体交易内容，block body中存放交易的列表

• 全节点(full node)：包含真正交易数据的节点
• 轻节点(light node)：只包含hash header的节点 （只有root hash）

Merkle tree可以提供 Merkle proof (如下图)

A membership proof, also known as a Merkle Proof, is a set of hashes that can be used to prove a given leaf's membership in the tree

(即利用Merkle proof可证明Merkle tree中包含某交易 → 时间复杂度\(O(log n)\))

若某个轻节点想知道 黄色的TX 是否包含在Merkle Tree中？如何得知？

• 算hash值（即图中两种颜色的\(H()\)）,拼接起来继续向上算，从下到上验证，算到最后与block header中的值进行比较即可

若proof of no membership，则需要遍历全部区块，时间复杂度\(O(n)\)

• 如果所有的区块是按照hash值排序的话，可用\(O(log n)\)的时间来验证某个交易是否在merkle tree中，又称Sorted Merkle Tree

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