介绍
Merkle 树是一种哈希树的变种，用于快速验证数据完整性。Merkle 树最早由 Ralph Merkle 在 1979 年提出，后来被应用于网络安全，文档校验等领域。
@garbados/merkle-tree 是一个 npm 包，它实现了 Merkle 树，并提供了一些实用的方法来创建 Merkle 树和验证数据。这个包使用了 Node.js 和 Typescript。在这篇文章中，我们将学习如何使用 @garbados/merkle-tree 包，创建 Merkle 树以及验证数据完整性。
环境设置
在使用 npm 包 @garbados/merkle-tree 之前，需要先安装 Node.js 和 npm。可以从官方网站 https://nodejs.org/en/ 下载 Node.js 安装包，安装过程中会自动安装 npm。
安装好 Node.js 和 npm 之后，在终端中输入以下命令安装 @garbados/merkle-tree 包：
npm install @garbados/merkle-tree
创建 Merkle 树
Merkle 树的创建需要将原始数据分割成大小相等的块，然后对每个块做哈希运算，得到一组哈希值，这些哈希值是叶子节点。接着，将这些叶子节点按照顺序分组，每组两个节点一起做哈希运算，得到一个新的哈希值，这些新的哈希值是父节点。不断重复这个过程，直到最后只有一个节点，即根节点。最后返回根节点，这就是 Merkle 树。
下面是一个示例代码，展示如何使用 @garbados/merkle-tree 包创建 Merkle 树：
import { MerkleTree } from '@garbados/merkle-tree';
const data = ['hello', 'merkle', 'tree', 'world'];
const merkleTree = new MerkleTree(data);
const root = merkleTree.getRoot();
console.log(root);这段代码中，首先导入了 MerkleTree 类。然后创建一个字符串数组 data，这里我们使用了一些简单的字符串作为示例数据（实际使用中可以使用更加复杂的数据，比如文件数据）。接着，创建了一个新的 MerkleTree 类的实例，这个实例将数据数组传递进去。最后，使用 getRoot() 方法获取 Merkle 树的根节点。
校验数据
有了 Merkle 树之后，我们可以使用它来校验数据完整性。具体来说，就是将数据分割成大小相等的块，然后对每个块做哈希运算。接着，从根节点开始，逐层向下遍历 Merkle 树。
对于每个块，都可以通过树中的叶子节点找到相应的哈希值。将这段数据的哈希值与 Merkle 树中的叶子节点哈希值进行比较，如果相等，则说明这个数据块完整。否则，需要继续检查对应的节点，直到找到叶子节点。
下面是一个示例代码，展示如何使用 @garbados/merkle-tree 包校验数据：
-- -------------------- ---- -------
------ - ---------- - ---- ------------------------
----- ---- - --------- --------- ------- ---------
----- ---------- - --- -----------------
----- ---- - ---------------------
----- ---------- - -- -- --------
----- --------- - -----------------
----- -------- - ----------------------------------- -- ------------
-- --------- --- ---------- -
------------------- ------- -------
- ---- -
--- ----------- - --------- -- -------------------
--- - - -----------
----- -- - ------------ -
----- ------------ - - - -- -- ---------
----- ----------- - ------------------------------------- -- ----------
- - ------------ - --- -- --------
----------- - ---------------------------- ------------- -- ---------
-- -- --- -- -
------ -- ----------
-
-
-- ------------ --- ----- -
------------------- ------- -------
- ---- -
--------------------- ---- -- --------
-
-这段代码中，首先创建了一个和之前相同的 MerkleTree 类的实例，获取根节点。接着，定义了一个变量 blockIndex，这个变量表示需要校验的是第几个块的数据。在示例中，我们校验了第三个块的数据。
然后，获取了需要校验的块数据的哈希值，以及计算出了需要校验的叶子节点在 Merkle 树中的下标。接着，使用 while 循环从需要校验的叶子节点开始，逐层向下遍历 Merkle 树，计算哈希值。
在循环中，首先找到该节点的兄弟节点，根据兄弟节点的哈希值和当前节点的哈希值，使用 Merkle 树中提供的 hash() 方法计算出父节点的哈希值。接着，根据当前节点的下标，计算出父节点的下标。
当找到根节点时，退出循环。如果根节点的哈希值和预期值不一致，则说明数据被篡改过，否则说明数据没有被篡改。
总结
本文介绍了如何使用 npm 包 @garbados/merkle-tree 来创建 Merkle 树，并使用 Merkle 树来验证数据完整性。Merkle 树在网络安全，文档校验等领域有广泛的应用。通过本文的讲解，读者可以掌握如何使用 @garbados/merkle-tree 包来实现 Merkle 树，并学会了如何通过 Merkle 树来校验数据的完整性。
来源：JavaScript中文网 ，转载请注明来源 https://www.javascriptcn.com/post/6005738281e8991b448e9761