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マークルツリーとは？

2022-11-28 06:490105

グローバルビットゲッターの皆様へ

マークルツリーはデータ構造の一つで、ハッシュツリーとも呼ばれる。マークルツリーは、木構造の葉のノードにデータを格納し、トップのルートノードまで段階的にデータをハッシュ化することで、葉のノードのデータの変化が上位のノードに伝わり、最終的に木のルートでの変化として表示されるようになっています。

1. マークルツリーの役割

ゼロ知識証明
データ不変性の確保
データ・プライバシーの確保

2. Bitget Limited・マークルツリーの定義について

2.1 ノード情報

各ツリーノードに保存される情報には、以下のものがあります：
1、ハッシュ値（hash value）　

2、ユーザーの資産スナップショットに含まれるコインの数（例：BTC、ETH、USDT)

hash value,{"BTC":"BTC amount","ETH":"ETH amount","USDT":"USDT amount"}
2070b6a5b12f4ea7,{"BTC":1.763,"ETH":362,"USDT":1077200.2274}

2.2 ハッシュ・ルール

リーフノード（パディングノードは除く）

hash=sha256Function(encryptUid,nonce,balances).substring(0,16)

encryptUid：ユーザーの暗号化されたUID
nonce：各ユーザーに割り当てられた一意の値
balances：ユーザーの資産スナップショット内のコイン数からなるjson文字列（注：末尾の無効な0を取り除き、8ビットの精度を保つこと）
- 例：{"BTC":1.763,"ETH":362,"USDT":1077200.2274}

親ノード

Parent node's hash = sha256Function(hash1+hash2,{"BTC":(hash1(BTC amount)+hash2(BTC amount)),"ETH":(hash1(ETH amount)+hash2(ETH amount)),"USDT":(hash1(USDT amount)+hash2(USDT amount))},parent node level).substring(0,16)

h1：現在のノードの左側の子ノードのハッシュ
h2：現在のノードの右側の子ノードのハッシュ
レベル（level）：親ノード（Parent node）がある場所

ツリー・ノード・レベルの定義：完全なマークルツリー（完全二分木）は、2^n個の葉ノードデータを必要とし、葉ノードレベル＝n＋1、親ノードレベル＝子ノードレベル-1、ルートノードレベル＝1、葉ノードレベルは最大値です

パディング・ノードのルール
完全なマークルツリー（完全二分木）には2^n個の葉ノードデータが必要であるが、実際のデータ数は満足せず、奇数個になることもある。そのような場合、「ノードk」に兄弟ノードがなければ、オートパディングにより兄弟「ノードk'」を生成し、hash(k') = hash(k)とし、「ノードk'」のコイン枚数を0枚とします。

例：

Hash	balances
hash1	{"BTC":1,"ETH": 6,"USDT":10}
hash2	{"BTC":2,"ETH":4,"USDT":8}
hash3	{"BTC":2,"ETH":1,"USDT":12}

そして、パディング・ノード・hash4＝hash3、格納されたブランスは{"BTC": 0、"ETH": 0, "USDT": 0}となり、図1のハイライトされたノードに示されるようになります。
図1
マークルツリーとは？ image 0

したがって、hash6 = SHA256 (hash3 + hash3, {BTC: (2+0), ETH:(1+0), USDT:(12+0)}, level)

検証原則

1. 検証原則：Bitget Limited・マークルツリーの定義に従って、ユーザー自身のリーフノードからルートノードまでの親ノードのハッシュ値を計算し、「検証ステップ-ステップ1」でルートノードのハッシュ値とマークルツリーのハッシュ値を比較し、両者が等しければ検証は成功、等しくない場合は検証が失敗となります。

2. 例：図1と以下の「jsonテキスト」を組み合わせ、ユーザー自身の葉ノードh3と隣接ノードh4が提供する情報を元に、親ノードh6のハッシュを算出し、さらに隣接ノードh5が提供する情報を元に、親ノードh7のハッシュを算出し、そのハッシュ値とマークルツリーのパスデータで提供されるルートノードh7を比較して、ハッシュ値が等しければ検証完了となります。
マークルツリー・パスデータの「jsonテキスト」：
マークルツリーとは？ image 1

検証手順

1. Bitgetアカウントにログインし、「資産概要 - 資産証明」をクリックし、「資産証明」に進むと、最近の監査が直接表示されます。監査時のデータは、デフォルトで展開されて表示されます。

マークルツリーとは？ image 2

2. さらに手動でアセットがマークルツリーに含まれていることを確認したい場合は、検証の手順を実行することで可能です。手動検証に必要なデータを取得するために「ダウンロード・データ（Download Data）」ボタンをクリックすると、デフォルト名：merkel_tree_bg.jsonのファイルがダウンロードされます。

マークルツリーとは？ image 3

3. 具体的な操作方法：
この例では、ファイル名を「merkel_tree_bg.json」とします。マークルツリー・パスデータの「jsonテキスト」は以下の通りです：
マークルツリーとは？ image 4

4. Bitget Limitedが提供するオープンソースの検証ツール「ProofOfReserves.zip」をダウンロードします。

5. 「ProofOfReserves.zip」ファイルをカレントディレクトリーに展開して、手順3で保存した「merkel_tree_bg.json」ファイルを同じフォルダに格納する。今回の場合、ダウンロードに保存され、フォルダ名は「proof-of-reserves（プルーフ・オブ・リザーブ）」で、画面は以下のようになります：
マークルツリーとは？ image 5

6. ターミナルプログラム（Macシステム：ターミナルアプリケーション、Windowsシステム：cmdアプリケーション）を開きます。
7. ターミナルプログラムでcd ~/Downloads/proof-of-reserves というコマンドを入力し、ダウンロードしたパッケージのディレクトリーを入力します。
8. 次のコマンドを入力して、データを確認します。
Mac/Linux

sh start.sh

Windows
start.bat というファイルをクリックします

注：Macシステムを使用していて、この手順でセキュリティ設定に問題が発生した場合、システム環境設定→セキュリティとプライバシー→一般→ロックボタンをタップして変更→App Storeと承認された開発者からダウンロードしたアプリを許可→ツールに許可を与えます。
以下のように「zsh: permission denied: . /start.sh」と表示されたら、以下のコマンドを実行してください。

chmod a+x ./start.sh

9. 結果を見る

(1) データが正しく、検証に合格した場合は、「Merkle tree root hash consistent, verification succeeded（マークルツリーのルートハッシュが一致、検証成功）」という結果が出ます。

マークルツリーとは？ image 6