머클트리

머클트리(Markle Tree)는 해시트리(Hash Tree)라고도 불리며 1979년 랄프 머클(Ralph Merkle)에 의해 개발되었다. 블록 내에서 다수의 원장을 암호화하고 합치는 과정을 반복하여 최종적으로 하나의 유닛(Unit)으로 암호화하는 방법이다.

개요

머클트리는 트랜잭션들의 정보들을 담고 있어 변동여부를 확인하고 머클루트만 해더에 담아서 트랜잭션들의 유효성을 보장한다. 그뿐만 아니라 머클 경로(Merkle Path)을 제공받아 특정한 트랙잭션이 블록에 유효하게 있는 효율적인 검사가 가능하다. 머클트리는 모든 정보를 압축하여 간단하게 표현한 데이터이다. 머클트리의 목적은 빠른 검색이 아니라 데이터의 간편하고 확실한 인증이다.

특징

머클트리 과정

1. 최초 데이터를 SHA256형태의 해시값으로 변환한다. 2. 가장 가까운 노드 2개를 한쌍으로 묶어 합친 후 그 값을 해시값으로 변환한다. 3. 하나가 남을때까지 2번 과정을 계속 반복되며 하나의 값만 남았을때 모든 과정이 끝나게 된다.

머클트리 구성요소

머클루트

머클루트(Merkle Root)는 머클 틀의 뿌리 부분에 해당하는 것으로 해당 블록에 있는 모든 거래 내역이 압축되어 블록 헤더에 담긴 데이터이다. 아무리가 거래가 많이 발생하여도 하나로 압축된 머클 루트의 용량은 항상 32 바이트이다.

머클 경로

머클 경로(Merkle path)는 어떤 거래의 진위를 따질 때 이를 검증하는 과정이다. 머클루트가 주어진다면, 좀 더 쉽게 검증이 가능하다.

SHA-256 암호화

단방향 암호화 기술인 SHA-256은 머클트리가 데이터를 간편하고 확실하게 인증하기 위해 사용하는 암호화 기술이다. 어떠한 수를 암호화하더라도 결과는 16진수 64자이다. SHA-256의 특징 중 하나가 입력된 값이 조금이라도 다를 경우 결과를 전혀 유추할 수 없고, 입력한 글자의 수와 관계없이 결과의 크기가 항상 64자라는 것이다. 거래량의 상관없이 SHA-256를 사용하여 작은 용량으로 유지할 수 있다.

풀 노드와 라이트 노드

풀 노드(full node)는 제네시스 블록부터 현재 시점의 형성된 블록이 연결된 블록체인 전체를 유지하는 노드이다. 그와 대조적으로 라이트 노드(Light node)는 일부 블록만 소유하고 풀 노드에게서 필요한 정보만을 받아서 유지하는 노드이다.

머클트리의 필요성

머클트리 자체가 해시로 이루어진만큼 하나의 트랜잭션 혹은 블록 내 필드값이 변조될 경우 머클루트 해시 값이 변조되는 쇄도 효과(avalanche effect)가 발생한다. 이러한 이유로 잘못된 해시값이 검출되면 해당 블록을 거부하고 블록체인 네트워크를 계속해서 안정적으로 유지 할 수 있게 된다.

머클트리의 장점

머클트리의 구조는 거래의 확인시 구지 모든 거래를 하니씩 확인하여 블록하나를 열람하지 않기때문에 용량을 줄일수 있다. 머클트리를 사용하면 각 해시값을 타고 올라가 자신이 한 거래의 해시값만 찾으면 확인 가능하기 때문이다.

참고자료

• YH, 〈머클 트리 (Merkle Tree), 개념 어렵지 않습니다.〉, 《네이버 블로그》, 2018-10-01
• 천재님, 〈머클트리(Merkle Tree〉, 《네이버 블로그》, 2019-03-19
• yahweh87, 〈# 4 - 머클트리(Merkle Tree) 및 머클루트(Merkle Root)에 관한 정의〉, 《네이버 블로그》, 2018
• Crocus, 〈머클트리(Merkle Tree)〉, 《블로그》, 2018-04-23
• DiBiUp, 〈"블록체인의 구성"〉, 《네이버 블로그》, 2018-01-19
• 에코버스, 〈블록체인상식(17) “머클 트리(Merkle Tree)” - 진위(眞僞)를 판단하는, 작지만 알찬 나무〉, 《네이버 블로그》, 2018-12-24

같이 보기

• 블록체인