什麼是 Merkle 樹？它如何實現 Proof of Reserves？

在區塊鏈技術及加密貨幣領域，理解維護資料完整性與安全性的核心機制至關重要。Merkle 樹（以及其進階的 Verkle 樹實作）與 Proof of Reserves 是去中心化架構中維持透明度與信任的關鍵。本文將深入解析這些概念，說明它們如何協同運作，為加密貨幣平台提供可驗證的資產持有證明。

首先，什麼是「雜湊」？

雜湊是區塊鏈技術的基礎。它能將任意長度的資料集產生獨特且不可竄改的數字與字母組合。在區塊鏈中，資料集理論上可以無限擴展，使雜湊成為保障資訊安全的多功能工具。

加密雜湊函數會將輸入資料轉換為固定長度的字元。當新區塊加入區塊鏈時，系統會透過該雜湊函數將其與前一區塊加密連結。函數將區塊交易資料產生唯一的文字串——雜湊。若要更改雜湊，必須同時變動前一區塊的雜湊值，相當於要修改整條鏈的歷史資料。

雜湊的核心特性是對變動極為敏感，即使微小的修改也會導致雜湊值完全不同。這種單向轉換意味著資料一旦被雜湊後，無法被逆向還原。這正是區塊鏈能達成加密性、且輸入內容難以被破解的根本原因。

加密雜湊函數是區塊鏈不可竄改、防篡改的基礎，每個區塊都與前後區塊緊密連結，建立起不可分割的已驗證資訊鏈。在實務應用中，交易雜湊（Tx Hash）即為加密貨幣交易產生的唯一識別碼，證明該筆交易已被驗證並寫入區塊鏈。

那麼，什麼是 Merkle 樹？

Merkle 樹由 Ralph Merkle 於 1979 年提出，本質是一種雜湊「樹」結構，革新了分散式系統的資料驗證方式。此結構後來發展出更高階的 Verkle 樹，專門設計來高效驗證去中心化網路中各參與者間的交易一致性。

如果沒有 Merkle 樹或 Verkle 樹，網路必須持續驗證區塊鏈的所有交易，隨著鏈條擴大，效率極低且不可行。以冰淇淋店為例，若用手工記帳計算 1 月盈虧，1 月 5 日發現錄入錯誤，就必須重算整月的帳目，極度低效。

在這個類比中，加密雜湊函數就像 Excel 或財務軟體，任意資料異動會自動調整總額，無須手動修改其他數據。不同之處在於，區塊鏈上的交易雜湊（Tx Hash）隨交易變更即時產生新的隨機序列。

Merkle 樹和 Verkle 樹如同複雜的密碼產生器，將資料轉換為與鏈上交易相對應的隨機字母數字串（雜湊），形成層級雜湊「樹」結構。其優勢在於能高效驗證點對點網路中各節點間資料傳輸，確保區塊未被竄改或損毀。

Merkle 樹的結構由葉子節點（代表區塊鏈單筆交易的雜湊）組成。樹上的上層節點則是其子節點的雜湊，例如：Hash 1 = Hash(hash 1-0 + Hash 1-1)。這種層級結構一直延伸至根節點（頂部雜湊）。

頂部雜湊極為重要，它允許使用者從不可信來源（如點對點網路）接收樹的任意部分。當新區塊鏈交易發生時，能以受信任的頂部雜湊驗證其真實性，判斷雜湊是否遭到竄改。系統不需傳輸完整檔案，只要傳送雜湊並與頂部雜湊比對，即可驗證資料完整性。這正是加密貨幣「去信任」特性的關鍵。Verkle 樹則透過縮減證明體積、提升驗證速度，進一步優化效率。

什麼是 Proof of Reserves？

在傳統財務會計中，帳簿、紀錄和資產負債表都需由第三方稽核查驗，發現異常需整改後才可通過審核。去中心化平台則沒有第三方稽核或人工手動核對進出帳，因此信任與透明度成為核心課題。

對於將資產存放在交易所的用戶而言，核心疑問在於：如何確保若干天、數月甚至數年後你的資產仍然存在？如何確信平台未挪用你的存款？雖然有區塊鏈瀏覽器，但過去其透明度並不足以完全防範惡意行為。

為了提升用戶對中心化託管平台的信任，主流加密貨幣交易所陸續推出 Proof of Reserves 協議。Proof of Reserves 是針對加密資產的全面揭露，確保託管方確實持有其自稱託管的用戶資產。

此機制依賴 Merkle 樹（雜湊樹）及 Verkle 樹兩種方式提供證明：第一，使用者可在樹中查找個人餘額，確認自身資產已計入平台總資產，達到個人驗證；第二，將平台總餘額與鏈上公開錢包餘額比對，實現系統級驗證。

透過 Merkle 樹和 Verkle 樹，平台能展示不可竄改的交易資料，藉由加密雜湊機制證明資料未遭竄改，確保資產 1:1 託管。用戶帳戶餘額每顯示一單位加密貨幣，平台即擁有等量儲備。

結論

Merkle 樹、Verkle 樹與 Proof of Reserves 是加密貨幣安全與透明度的核心創新。雜湊為區塊鏈提供加密基礎，實現不可竄改性，Merkle 樹及 Verkle 樹則成為分散式網路高效驗證資料完整性的技術基礎。Proof of Reserves 協議建立在這些技術之上，為加密貨幣用戶帶來可驗證的資產安全保證。三者協同，徹底解決去中心化金融的信任難題，讓平台從「盲信」模式轉型為用戶可獨立驗證資產安全與可用性的透明機制。隨著產業持續發展，透明化機制已成為數位資產平台建立用戶信任的關鍵。

常見問題

什麼是 Verkle 樹？

Verkle 樹是區塊鏈中的高階資料結構，可高效管理與驗證大規模交易資料。它是在 Merkle 樹基礎上，進一步提升區塊鏈網路的可擴展性與安全性。

Merkle 樹和 Verkle 樹有何不同？

Merkle 樹保障資料完整性，Verkle 樹則藉由降低運算與儲存需求，進一步提升區塊鏈的可擴展性。

雜湊樹還有什麼別名？

雜湊樹又稱為 Merkle 樹，是一種能高效驗證大規模資料集的資料結構。

Merkle 樹的主要用途是什麼？

Merkle 樹用於高效驗證大型資料集，保障區塊鏈網路資料完整性，並優化分散式系統的資料同步。