Blockchain adalah buku besar terdesentralisasi untuk merekam data. Ini adalah teknologi di balik cryptocurrency. Tidak seperti buku besar manual, blockchain tidak dapat diubah, catatan apa pun di blockchain bersifat final dan tidak dapat dirusak. Di antara fitur-fitur yang berkontribusi terhadap keunikan blockchain adalah pohon merkle dan akar merkle.

Pohon Merkle adalah bagian integral dari blockchain. Ini membantu memverifikasi transaksi secara efektif dan menjaga integritas informasi yang disimpan di blockchain. Dalam jaringan terdesentralisasi seperti Bitcoin, di mana setiap orang memiliki salinan data jaringan, ada kebutuhan untuk memverifikasi bahwa data tersebut valid untuk memastikan konsistensi. Mari kita lihat bagaimana pohon merkle dan root merkle berlaku di blockchain.

Apa itu Pohon Merkle?

Pohon merkle adalah struktur yang digunakan untuk memverifikasi dan memelihara integritas data secara efektif dan efisien dalam satu set. Ini terdiri dari beberapa hash transaksi yang diatur dalam struktur seperti pohon. Fungsi hash digunakan dalam blockchain untuk merepresentasikan detail transaksi secara sederhana dan konsisten. Dengan kata lain, hashing mengambil input dengan panjang berapa pun dan mengembalikan output dengan panjang tetap. Penggunaan fungsi hash untuk mewakili informasi memfasilitasi penanganan informasi dalam jumlah besar secara efisien.

Pohon Merkle dikembangkan pada tahun 1980 oleh seorang profesor Stanford, Ralph Merkle. Ia mempresentasikan teknologi tersebut dalam makalahnya tentang tanda tangan digital berjudul “Tanda tangan digital bersertifikat” . Pohon Merkle sebagian besar digunakan dalam jaringan peer-to-peer (P2P) di mana informasi dibagikan dan divalidasi secara independen. Pohon merkle banyak digunakan dalam cryptocurrency seperti Bitcoin untuk memverifikasi validitas transaksi.

Blockchain seperti namanya terdiri dari blok-blok yang dihubungkan bersama. Setiap blok mampu menampung ribuan data transaksional. Memverifikasi transaksi di jaringan akan membutuhkan banyak ruang dan daya pemrosesan. Namun dengan bantuan pohon merkle, transaksi dapat diverifikasi tanpa harus melalui ribuan transaksi di jaringan.

Transaksi dikelompokkan berpasangan dan hash dari setiap pasangan ditemukan dan disimpan di node induk. Node induk juga dipasangkan dan hashnya ditemukan dan disimpan satu tingkat ke atas. Tren berlanjut sampai kita sampai ke akar pohon hash. Singkatnya, ada tiga jenis simpul pada pohon merkle.

1. Node daun: Setiap transaksi dalam satu blok memiliki nilai hashnya sendiri. Nilai hash ini disimpan pada node daun.
2. Node non-daun: Node ini terdiri dari nilai hash dari node daun yang berbeda. Ini adalah perantara antara simpul daun dan simpul akar.
3. Node root: Ini adalah root dari pohon merkle dan berisi satu hash yang mewakili semua transaksi dalam satu blok yang disimpan di header blok.

Dengan struktur di atas, verifikasi hanya perlu memeriksa header blok daripada keseluruhan sistem. Pohon merkle dikatakan biner. Ini berarti untuk konstruksi pohon merkle yang tepat, jumlah simpul daun harus genap. Tetapi dalam situasi di mana kita memiliki jumlah simpul daun ganjil, yang terakhir digandakan untuk membuatnya genap.

Apa itu Merkle Root?

Akar merkle adalah hash dari semua hash transaksi di pohon merkle. Ketika transaksi telah berhasil dipasangkan dan di-hash, hasilnya adalah root merkle. Perubahan pada data apa pun akan menyebabkan perubahan pada akar merkle. Jadi root merkle memastikan bahwa tidak ada data di jaringan yang diubah.

Bagaimana Cara Kerja Pohon Merkle?

Pohon merkle memecah data massal menjadi unit yang lebih kecil yang dapat ditangani dengan mudah. Ini menggabungkan semua data transaksional dalam satu blok untuk menghasilkan satu sidik jari digital. Oleh karena itu memverifikasi transaksi menjadi lebih mudah dan lebih cepat.

Pohon Merkle dibentuk dengan menggabungkan dan mem-hashing pasangan node yang berbeda. Hasilnya adalah akar merkle. Struktur pohon merkle berjalan dari bawah ke atas (akar ke daun). Transaksi yang berbeda dari node daun dipasangkan untuk membentuk node non-daun sampai kita mencapai node root.

Untuk memiliki pemahaman yang lebih jelas tentang pohon merkle, pertimbangkan sebuah blok dengan 8 transaksi berbeda, T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7, dan T8. Setiap transaksi di-hash untuk menghasilkan H1, H2, H3, H4, H5, H6, H7, dan H8. Hash kemudian dipasangkan dan di-hash lagi untuk menghasilkan H(12), H(34), H(56), dan (H78). Hasilnya dipasangkan sekali lagi dan di-hash untuk menghasilkan H(1234) dan H(5678). Selangkah lebih jauh akan menghasilkan H(12345678) sebagai akar merkle. Diagram di bawah menunjukkan pohon merkle yang dibangun dari 8 transaksi berbeda dalam satu blok.

Penjelasan di atas memberi Anda wawasan tentang konsep pohon merkle, meski lebih rumit dari yang kita miliki. Root merkle yang dihasilkan pada akhirnya disimpan di header blok dan digunakan selama proses penambangan. Misalnya di jaringan Bitcoin, header blok di-hash daripada berurusan dengan transaksi terpisah. Dengan root merkle yang ada di header blok, setiap perubahan pada data awal akan mudah dideteksi. Ini membuat seluruh sistem tahan terhadap kerusakan.

Keuntungan Pohon Merkle

Menggunakan pohon merkle dan akar merkle di blockchain menawarkan banyak keuntungan. Yang menonjol di antara mereka adalah:

Proses verifikasi data yang efisien

Pohon Merkle menyediakan cara yang efisien untuk memverifikasi transaksi tanpa menghabiskan banyak daya pemrosesan.

Kapasitas memori kurang

Memverifikasi transaksi menggunakan pohon merkle tidak memerlukan pengunduhan seluruh blockchain. Karenanya perhitungan membutuhkan ruang yang lebih kecil dibandingkan dengan struktur data lainnya.

Transaksi cepat

Saat transaksi dipasangkan dan satu hash dihasilkan, transfer informasi di seluruh jaringan menjadi lebih cepat. Itulah salah satu alasan utama transfer cryptocurrency sangat cepat.

Deteksi perusakan

Pohon merkle memungkinkan untuk mendeteksi ketika sebuah transaksi telah dirusak. Ketika transaksi di-hash dan disimpan di blockchain, perubahan informasi awal juga akan menyebabkan perubahan hash. Ini dapat dideteksi dengan membandingkan hash saat ini dengan hash yang disimpan di header blok.

Mengapa Merkle Trees dan Merkle Roots Penting di Blockchain

Blockchain terdiri dari rantai blok. Satu blok dapat menampung hingga ribuan transaksi yang berbeda. Root hash yang diperoleh di ujung pohon merkle merangkum semua transaksi yang ada di blok itu. Ini membuat proses verifikasi menjadi efisien dan setiap perubahan akan mudah terdeteksi.

Dalam situasi di mana pohon merkle tidak digunakan, setiap node pada jaringan akan memiliki salinan buku besarnya. Memvalidasi transaksi dalam sistem seperti itu akan membutuhkan semua salinan node dan membandingkannya. Membandingkan berbagai versi buku besar akan membutuhkan banyak daya komputasi dan ruang memori. Tetapi dengan bantuan pohon merkle, proses ini dilewati dan verifikasi dimungkinkan dengan menggunakan daya komputasi yang minimal.

Aplikasi Merkle Trees dan Merkle Roots di Blockchain

Pohon merkle dan akar merkle sangat penting dalam blockchain. Di jaringan Bitcoin dan mata uang kripto lainnya, mereka sangat penting dalam proses penambangan dan verifikasi.

Penambangan

Pohon merkle adalah bagian integral dari jaringan Bitcoin. Untuk memverifikasi transaksi dan menambahkan blok baru, penambang di jaringan ditugaskan untuk melakukan hashing data untuk menghasilkan output yang sesuai dengan kondisi tertentu. Ini dapat menghabiskan triliunan upaya sebelum menemukan hasil yang valid. Untuk melakukan ini, para penambang terus menebak angka acak untuk mendapatkan hasil.

Proses penambangan menjadi lebih mudah dan efisien menggunakan root hash. Yang diperlukan hanyalah membangun pohon merkle yang tepat menggunakan transaksi yang berbeda. Kemudian tempatkan root hash di header blok. Jadi selama menambang, Anda hanya perlu melakukan hash pada header blok daripada seluruh blok.

Verifikasi

Saat menjalankan node pada perangkat dengan daya pemrosesan terbatas. Tidak mungkin mengunduh dan hash semua transaksi dalam satu blok. Yang dibutuhkan di sini adalah bukti merkle (bukti bahwa transaksi tertentu ada dalam satu blok). Ini mengurangi jumlah hashing yang harus dilakukan sehingga transaksi dapat diverifikasi menggunakan perangkat.

Kesimpulan

Pohon merkle dan akar merkle dirancang untuk meningkatkan verifikasi data di blockchain. Alat-alat ini membantu memastikan validitas transaksi tanpa perlu mengunduh seluruh jaringan. Mereka adalah otak di balik dompet seluler saat ini. Pengguna dapat berinteraksi dengan blockchain tanpa perlu memiliki seluruh salinan buku besar.