- Purpose
- Master the basic principles of Merkle Tree.
- Program to realize Merkel Tree construction and data integrity verification.
- Laboratory equipment
Win system, Python
- Experimental content
According to the above principle, the following two functions are implemented:
# 构建Merkle Tree
def BuildTree(data):
# 验证数据完整性
def Validate(hash, data):
具体代码如下:
import hashlib
# 构建 Merkle 树
# build_merkle_tree() 函数用于构建 Merkle 树,
# 它的参数是叶子节点的列表。verify_data_integrity() 函数用于验证数据完整性,
# 它的参数是数据列表和根哈希值。在示例数据中,我们构建了一个包含四个元素的列表,
# 并通过 build_merkle_tree() 函数生成了一棵 Merkle 树。然后使用根哈希值验证了数据的完整性。
def build_merkle_tree(leaves):
"""
代码是在使用Python构建Merkle树。其中,tree是一个列表,在这个列表中我们将会存储Merkle树的节点。leaves是一个包含原始数据的列表,它表示根节点的叶子节点。这行代码使用了Python中的map()函数,它将对leaves中的每个元素应用一个lambda函数来计算SHA-256哈希值,并将结果存储在一个新的列表中。最终,这个新的列表中存储了叶子节点的哈希值。
整个Merkle树的构建将会基于这些哈希值。具体地说,通过对相邻的叶子节点的哈希值进行拼接并计算其SHA-256哈希值,我们可以得出Merkle树的下一级节点的哈希值。不断地重复这个过程,最终我们将得到树的根节点的哈希值,它是整个Merkle树的唯一标识。
"""
tree = [list(map(lambda x: hashlib.sha256(x.encode()).hexdigest(), leaves))]
print("tree is :", tree)
# 当tree列表的最后一行只有一个元素时,停止循环hash计算
while len(tree[-1]) > 1:
level = []
for i in range(0, len(tree[-1]), 2):
if i + 1 == len(tree[-1]):
level.append(tree[-1][i])
else:
level.append(hashlib.sha256((tree[-1][i] + tree[-1][i + 1]).encode()).hexdigest())
tree.append(level)
return tree
# 验证数据完整性
def verify_data_integrity(data, root_hash):
tree = build_merkle_tree(data)
# 进行对比,返回真假
return root_hash == tree[-1][0]
# 示例数据
data = ["hello", "world", "1234", "5678"]
# 构建 Merkle 树
tree = build_merkle_tree(data)
print("Merkle Tree:", tree)
# 验证数据完整性
root_hash = tree[-1][0]
print("Root Hash:", root_hash)
print("Data is Valid:", verify_data_integrity(data, root_hash))
The experimental results are as follows: