Lo sprint che serviva per il libro Bitcoin dalla teoria alla pratica
Durante lo studio di Bitcoin ci siamo imbattuti nel Merkle tree e dopo esser riusciti a capirlo e a replicarlo, abbiamo raggiunto il nostro obiettivo.
Ma vediamo che cosa è il Merkle tree.
Estratto del capitolo 4 di Bitcoin dalla teoria alla pratica
Merkle tree, o albero binario di hash, è una struttura dati molto efficiente per verificare l’integrità di una grande quantità di dati.
Siamo soliti immaginare un albero dalla radice posta in basso e dalle foglie poste in alto. Questo dobbiamo invece immaginarcelo al contrario, la radice (merkle root) è in alto e le foglie sono in basso.
Il merkle root è costruito ricorsivamente facendo hash di ogni foglia, che a loro volta sono unite e “hashate” di nuovo, fino ad avere un unico hash che rappresenta l’impronta digitale delle transazioni di quel blocco.
L’hash utilizzato è sempre lo SHA256 e il merkle root è sempre di 32 bytes.
La chiave per capirlo e risolvere l’errore riportato nella prima immagine è stato stamparlo vuoto e unire a coppie le foglie, fino ad arrivare alla radice. Così facendo abbiamo riprodotto dei merkle tree particolari dove è necessario fare hash di hash della stessa foglia.
Vediamo un caso base per capire di cosa stiamo parlando.
Estratto del capitolo 4 di Bitcoin dalla teoria alla pratica
Immaginiamo di avere un merkle tree con 4 foglie, che rappresentano 4 transazioni (figura 4.1).
Partiamo dalla base “Ha”, che rappresenta l’hash della transazione.
Quindi uniremo “Ha” con “Hb”.
Con “uniremo” si intende concatenare le stringhe.
Quindi applicheremo la funzione SHA256 per due volte alla stringa concatenata.
Perché due volte?
Non c’è una spiegazione certa, ma il protocollo Bitcoin lavora così.
La stessa procedura viene effettuata per le foglie “Hc” e “Hd”.
Siamo così saliti di un gradino verso la costruzione della root.
Il prossimo passo quale sarà?
Lo stesso, uniremo il risultato dei due hash e applicheremo per due volte lo SHA256.
Siamo arrivati alla root, che sarà sempre di 32 bytes proprio perché è ottenuta dalla funzione di hash SHA256.
Piccola anticipazione per quanto riguarda la costruzione che andremo a fare sul nodo Bitcoin.
Le foglie iniziali sono nella rappresentazione big endian. Dobbiamo cambiare l’ordine dei bytes in little endian, e infine cambiare nuovamente l’ordine dei bytes della root per ottenere la rappresentazione in big endian, così da confrontarla con quella del blocco originale, ottenendo la prova che il nostro lavoro sia andato a buon fine.
Possiamo tranquillamente dire che dal Merkle root è nato il nostro progetto!
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