Merkle根

Merkle root 是區塊內所有交易的最終「指紋」，代表所有交易指紋的總和。此數值會被寫入區塊標頭，用於快速驗證特定交易是否包含於該區塊中。系統運用雜湊函數將任意資料壓縮成固定長度的指紋，並透過建立 Merkle tree，將數千筆交易彙整成一組簡明的數值。這項機制使輕節點與錢包能夠高效率地完成交易驗證。

內容摘要

默克爾根是默克爾樹的根雜湊，用於驗證區塊中所有交易資料的完整性。

透過逐層雜湊生成；任何交易資料的變動都會改變默克爾根。

作為區塊鏈資料結構的核心組成部分，儲存在區塊頭中。

讓輕節點無需下載完整區塊資料即可快速驗證交易。

提供高效的資料完整性證明，是區塊鏈防篡改機制的關鍵技術之一。

什麼是 Merkle 根？

Merkle 根是一種用來彙整區塊內所有交易的單一雜湊值，透過遞迴方式將交易雜湊以樹狀結構組合產生。這個雜湊值會儲存在區塊頭中，作為區塊內所有交易的精簡摘要。

「雜湊函數」是指一種將任意資料壓縮成固定長度指紋的演算法。「區塊頭」則是包含時間戳、上個區塊雜湊與 Merkle 根等資訊的中繼資料片段，有助於網路快速驗證區塊內容。

Merkle 根在區塊鏈中為什麼重要？

Merkle 根的關鍵價值在於，使用者無需下載整個區塊的所有交易，只需少量資料就能驗證某筆交易是否被收錄。這讓只下載區塊頭的輕節點或行動錢包等資源有限的客戶端也能安全運作。

在比特幣中，SPV（簡化支付驗證）機制依賴 Merkle 根。錢包只需下載區塊頭，並透過一條簡短的「驗證路徑」與 Merkle 根比對，即可判斷交易是否被收錄。對於包含數千筆交易的區塊，這大幅降低頻寬和儲存需求。

根據公開區塊瀏覽器統計，截至 2025 年，大多數比特幣區塊通常包含約 1,000 至 3,000 筆交易（資料來源：mempool.space，2025-10）。在這樣的規模下，Merkle 根帶來的效率提升特別顯著。

Merkle 根如何計算？

計算 Merkle 根的過程，是將交易雜湊自下而上在Merkle 樹中合併，直到只剩下一個雜湊值。

步驟 1：為每筆交易計算交易雜湊，也就是對交易資料進行雜湊，產生固定長度的指紋。

步驟 2：將相鄰的交易雜湊兩兩配對，串接後再雜湊，形成父節點雜湊。持續兩兩合併，建立上一層。

步驟 3：如果某一層的雜湊數為奇數（如比特幣），則複製最後一個雜湊補齊配對——不同區塊鏈對此細節的處理方式可能不同。

步驟 4：重複上述流程，直到最上層只剩一個雜湊值，即為 Merkle 根。在比特幣中，中間結果通常會進行雙重雜湊（雜湊函數執行兩次），以增強對碰撞與長度擴展攻擊的防護力。

Merkle 根與 Merkle 樹有什麼關係？

Merkle 樹是以分層二元樹的方式組織大量資料的雜湊。每個葉節點是交易雜湊，每個父節點則是其兩個子節點雜湊的組合。Merkle 根就是這棵樹最頂層的父雜湊，是所有底層資料的總摘要。

你可以將其比擬為一個資料夾：葉節點是單一檔案的指紋，上層是子資料夾的指紋，Merkle 根則是整個資料夾的總指紋。只要有一個葉子改變，所有父雜湊直到根節點都會同步變化，因此能可靠反映資料集是否遭到竄改。

Merkle 根如何用來驗證交易？

若要驗證某筆交易是否被區塊收錄，需要從該交易重建「證明路徑」至 Merkle 根，並與區塊頭中的 Merkle 根比對。

步驟 1：取得交易雜湊，可從錢包或區塊瀏覽器的交易詳情頁複製。

步驟 2：取得 Merkle 證明——區塊瀏覽器通常會提供一系列「路徑雜湊」（亦即與該交易相鄰的兄弟雜湊），供逐層合併。

步驟 3：將你的交易雜湊與每一層路徑雜湊依序串接並雜湊，直到得到最上層雜湊。

步驟 4：將你計算出的頂層雜湊與區塊的 Merkle 根比對，若一致，則該交易已被該區塊收錄。

實際操作上，例如在 Gate 的充幣流程中，確認頁會顯示區塊高度並提供區塊瀏覽器連結。你可以前往相關頁面，查詢區塊頭中的 Merkle 根，並依上述步驟自行驗證。

比特幣與以太坊中的 Merkle 根有什麼不同？

在比特幣中，Merkle 根是由所有交易構成的二元 Merkle 樹最上層雜湊，並寫入區塊頭的「merkle root」欄位。

以太坊的區塊頭則包含多個根：transactionsRoot（交易）、stateRoot（全域狀態）、receiptsRoot（收據）。這些根是基於「Merkle Patricia Trie」結構建構，這是一種適用於鍵值儲存的變體，可支援更複雜的狀態與索引。雖然實作方式不同，核心目標都是將大規模資料壓縮為可驗證的摘要。

社群仍在探索更高效的資料結構，例如 Verkle 樹，以進一步縮小證明體積、降低輕客戶端的同步成本。不過，Merkle 結構仍是產生可驗證摘要與證明的主流做法。

使用 Merkle 根的風險與常見迷思

首先，Merkle 根只能證明「集合的完整性」，無法直接顯示具體包含哪些交易。你還需結合 Merkle 證明與交易雜湊來確認歸屬。

其次，SPV 驗證仰賴收到的區塊頭來自主鏈。若發生網路攻擊（如惡意節點隔離），可能暫時誤導用戶。因此，涉及資金的操作應等待足夠確認，Gate 等交易所會針對不同鏈設定不同確認數，以防範雙重支付和鏈重組風險。

第三，不同區塊鏈的實作細節各異——例如合併順序、奇數葉子處理、雜湊演算法、編碼格式等。若實作過程出錯，會導致驗證失敗。

第四，安全性依賴於雜湊函數的抗碰撞與防竄改特性。雖然主流雜湊演算法目前被廣泛採用，但若演算法本身存在漏洞，將直接影響 Merkle 根的可靠性。

新手如何透過工具查看 Merkle 根？

步驟 1：在區塊瀏覽器中輸入你的交易雜湊，進入詳情頁，找到對應區塊並進入區塊頁面。

步驟 2：在區塊頁面的「區塊頭」區段，查找「merkle root」（比特幣）或「transactionsRoot/stateRoot/receiptsRoot」（以太坊）等欄位，這些即為對應的 Merkle 根。

步驟 3：如頁面提供「Merkle Proof」或「proof path」，可依前述步驟計算並比對 Merkle 根以驗證交易。

在 Gate 的充幣紀錄頁，也能找到交易的區塊高度並連結至對應區塊瀏覽器頁面，定位區塊頭欄位，進一步理解 Merkle 根的作用。

總結：理解 Merkle 根有什麼價值？

掌握 Merkle 根有助於理解區塊為何值得信賴、錢包如何實現輕量級驗證，以及各公鏈如何選擇資料結構。透過將大量交易或狀態壓縮成單一可驗證摘要，Merkle 根提升了效率並保障安全邊界。對初學者而言，了解如何運用 Merkle 根和證明路徑，可自信驗證充提、轉帳及鏈上互動，並更好地評估確認數與風險。