Merkle 山带

Merkle 结构被广泛用作承诺方案：它们允许证明者发布一个对有序项目列表 $X$ 的紧凑承诺，然后有效地向验证者证明 $x_i\in X$ 是其中的第 $i$ 个项目。我们在区块链应用的背景下比较了不同的 Merkle 结构及其作为承诺方案的相应属性。我们的主要目标是加速轻客户端协议，以便例如用户可以通过智能手机高效地验证交易。例如，Merkle 山脉（MMR）产生了一种简洁的方案：首次同步的轻客户端可以以亚线性于 $|X|$ 的复杂度完成同步。另一方面，传统上用于承诺区块头的 Merkle 链并不简洁，但它是增量的——频繁重新同步的轻客户端可以以常数复杂度完成同步——并且是最优可加的——当新项目追加到列表 $X$ 时，该结构可以在常数时间内更新。我们引入了新的 Merkle 结构，最值得注意的是 Merkle 山带（MMB），它是第一个同时具备简洁性、增量性和最优可加性的结构。一个称为 UMMB 的变体也是异步的：轻客户端即使在与公共承诺不同步的情况下，也可以继续与网络交互。我们的 Merkle 结构略微不平衡，因此最近追加到 $X$ 的项目比旧项目获得更短的成员资格证明。在查询偏向于最近生成的数据的应用中，这一特性降低了轻客户端的预期成本。