Hash-Baum

Ein Hash- oder Merkle-Baum (im Englischen als ‚Merkle Tree‘ bekannt) ist eine Möglichkeit, große Datenmengen zu organisieren und zu strukturieren, um ihre Verarbeitung zu vereinfachen. Im Fall von Kryptowährungen und Blockchain wird der Hash-Baum verwendet, um Transaktionsdaten so zu strukturieren, dass sie weniger Ressourcen beanspruchen.

Wenn eine Kryptowährungstransaktion in einer Hash-Baumstruktur durchgeführt wird, wird sie gehasht und erhält dann einen entsprechenden Hash-Wert. Nachdem jede Transaktion im Hash-Baum gehasht wurde, werden die erzeugten Hash-Werte mit einem anderen Hash-Wert gepaart und dann erneut gehasht. Zum Beispiel werden die Hash-Werte „AB“ und „AC“ kombiniert, um „ABC“ zu erzeugen.

Dieser Prozess der Paarung von Hash-Werten wird wiederholt, bis ein endgültiger Hash-Wert erzeugt wird. Der endgültige Hash-Wert, die Merkle-Wurzel, liefert eine Zusammenfassung aller darin enthaltenen Transaktionen. Die Merkle-Root-Zusammenfassung wird dann in den Blockheader eingefügt.

Sicherheit der Daten
Eine Merkle-Baumstruktur bietet eine leicht zugängliche Aufzeichnung der Transaktionen in einem Block. Es ist also sehr einfach zu überprüfen, ob die Daten in einem Block geändert oder manipuliert wurden. Denn jede Änderung einer Transaktion (oder anderer damit verbundener Daten) im Merkle-Baum würde zu einer völlig anderen entsprechenden Merkle-Wurzel führen.

Effiziente Nutzung von Ressourcen
Würden Kryptowährungen keine Merkle-Bäume verwenden, müssten bei jeder Überprüfungsanfrage enorme Mengen an Informationen über das Netzwerk gesendet werden. Die Strukturierung der Transaktionsdaten in einem Merkle-Baum ist eine weitaus effizientere Nutzung der Ressourcen. Für die Validierung einer Transaktion ist keine vollständige Kopie des Ledgers erforderlich, da die gehashten Transaktionsdaten in einer Merkle-Wurzel verifiziert werden können, so dass viel weniger Informationen über die Nodes gesendet werden müssen und somit weniger Rechenleistung für die Analyse der gesamten Datenintegrität benötigt wird.

Merkle-Bäume werden bei Proof-of-Reserve-Verifizierungen verwendet. Bei einer Proof-of-Reserve-Prüfung stellen Prüfer sicher, dass Verwahrer wie Kryptobörsen die Gelder ihrer Kunden in vollem Umfang halten. Der Prüfer macht eine Momentaufnahme aller Kontostände einer Börse und konvertiert dann die Fondsdaten in einen Merkle-Baum.

Ein Merkle-Baum kann auch auf andere Weise verwendet werden. Eine Merkle-Baumstruktur ermöglicht es den Nutzern auch, zu überprüfen, ob eine einzelne Transaktion in einen Block aufgenommen wurde, ohne die gesamte Blockchain herunterladen zu müssen. Die Technologie ist ein wichtiges Werkzeug für Kryptowährungen, um Transaktionsdaten zu organisieren und so effizient zu funktionieren. Ohne Merkle-Bäume würde die größere Nachfrage nach Ressourcen wahrscheinlich dazu führen, dass weniger Nodes am Netzwerk teilnehmen.

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