哈希树如何有用？

Question

我正在维基百科上阅读关于hash trees的内容，我不明白这种结构的好处或目的 - 它们似乎需要更多的哈希值，而不是每片叶子只有一个，而没有显着使用额外的哈希值。 / p>

例如，维基百科上的用例是它们用于验证P2P系统中接收的数据。但是为什么这比块数和它们的哈希的一对一映射更好，而没有树结构呢？

有人可以解释哈希树的用途和原因吗？

提前致谢，

摩西

Answer 1

1. 哈希树可以并行计算。如果您有两个要散列的数据块，则可以使用两个处理器以两倍的速度计算散列。这仅在您的哈希速度低于您的IO速度时才有效，这是不太可能的。

2. 哈希树可以从单个块的哈希值计算，也可以从正确对齐的较大部分的哈希值计算得出。这很重要。

例如，如果我想向您发送一个文件，我可以将其分解为1 MiB的块，并使用SHA-256哈希向您发送每个块。如果任何单个块的哈希值不正确，那么您可以再次请求该块。最后，我可以为文件签名树形哈希并向您发送签名哈希。您可以通过散列每个块哈希值（已经验证过）来验证哈希值，这比重新整理整个文件要快得多。

为什么要使用树形哈希？

只要您想要计算文件的一部分和整个文件的散列，树形散列就是有利的。使用像SHA-256这样的常规哈希，您必须分别对文件块和整个文件进行哈希处理。如果文件是8 GiB，这可能需要相当长的时间。使用树形哈希，因为块的哈希用于计算文件的哈希值，所以不需要额外的工作来计算两个哈希值。

树形哈希有多少额外工作？

计算树形哈希的“额外工作”实际上是最小的。是的，它确实需要计算额外的哈希 - 但只有O（1）额外的工作。如果您的块大小为1 MiB，那么如果您的文件为1 MiB或更小，则额外工作大约为零。随着数据大小的增加，额外工作量将接近每个数据块的两个哈希的1个额外哈希 - 对于SHA-256，核心将仅每1 MiB数据被评估两次额外的时间（一次用于输入哈希，一次用于填充）。那不是很多。