ビットコインにおけるマークルツリー：TypeScriptを用いた実践ガイド

「マークル木は、ビットコインのブロックチェーンにおいて大規模なデータの整合性を確保するための基本的なデータ構造です。マークル木は、個々のトランザクションのハッシュを反復的にペアリングし、ハッシュ化することで単一のマークルルートを生成し、トランザクションのいかなる改ざんも全木を無効にすることを保証します。これにより、ビットコインのノードは、ブロックチェーン全体を保存することなくトランザクションを検証できるようになり、セキュリティとパフォーマンスが向上します。 ビットコインでのマークル木の実装では、木のマークルルートを計算するために、ノードのペアを再帰的に結合し、各非葉ノードをその2つの子のハッシュとしています。getMerkleRoot関数は、ノードの配列と、2つのノードを親ノードに結合するための関数を受け取り、マークルルートを計算します。 toBitcoinMerkleNode関数は、ビットコインのマークル木における親ノードの計算方法を実装し、各ハッシュを逆順にし、連結し、SHA-256を2回適用し、最後に結果を逆順に戻すプロセスを実行します。これにより、計算されたマークルルートがブロックチェーンの値と一致することを保証します。 マークル証明は、単一のトランザクションがマークル木に真正に属することを検証するために使用され、特定のトランザクションからマークルルートまでのパスを追跡するために必要な中間ハッシュを提供します。getMerkleProof関数は、特定のトランザクションに対するマークル証明を生成し、葉からルートまでのパスに沿って必要なSiblingハッシュを収集します。 verifyMerkleProof関数は、ブロックの一部であるトランザクションを検証するために、マークルルートまでのパスを証明ハッシュのみを使用して再構築します。このプロセスは、トランザクションからマークルルートまでのマークル木を「登り」、log₂(n)ハッシュしか使用せずに全トランザクションのセットを使用せずに検証を実現します。 まとめると、マークル木はビットコインのブロックチェーンの核心的なコンポーネントであり、トランザクションの歴史の検証を効率的に実現し、ブロックチェーンの整合性を確保するために不可欠なものです。ビットコインでのマークル木の実装は、セキュリティと効率的なトランザクションの検証を実現するためにこの優雅なデータ構造を使用することを示しており、ブロックチェーン技術の基盤となっています。