Redis を使用して PHP でマークル ツリーを実装する

インターネットの急速な発展に伴い、データの交換と共有はますます便利になりましたが、データのセキュリティとプライバシーの問題も生じています。マークル ツリーは、データの整合性と一貫性を効果的に保証できるハッシュ ツリー構造です。 Redis は高性能のインメモリ データベースであり、これを使用してマークル ツリーを実装すると、データの読み取りと書き込みの速度と可用性が向上します。この記事では、PHPとRedisを使ってMerkle Treeを実装する方法を紹介します。

1. マークル ツリーとは

マークル ツリーはハッシュ ツリー構造であり、大規模なデータ コレクションの整合性と一貫性を検証するために使用されるデータ構造です。マークル ツリーは一連のデータ ブロックで構成され、各ブロックには一意のハッシュ値があります。マークル ツリーの各非リーフ ノードは、その子ノードのハッシュ値のハッシュ値です。最終的には、ルート ノードがデータ構造全体の整合性を検証するための唯一の参照点になります。マークル ツリー内のデータ ブロックが変更されると、その親ノードおよび上位ノードのハッシュ値が影響を受けます。

2. マークル ツリーを使用する理由

マークル ツリーの最も一般的なアプリケーション シナリオは、ビットコインやイーサリアムなどのブロックチェーン テクノロジの台帳の整合性と一貫性を検証することです。 。分散台帳の検証には膨大な量のデータが必要となるため、Merkle Treeを使用することで検証の効率と速度が大幅に向上します。同時に、マークル ツリーは、ファイル転送やデータ バックアップなど、データの整合性と一貫性を検証する必要がある他のシナリオにも適しています。

3. Redis の概要

Redis は、高速な読み取りおよび書き込み速度、データ永続化機能、サポートなどの機能を備えた高性能の Key-Value インメモリ データベースです。複雑なデータ型の場合。 Redis は、キャッシュ システム、パブリッシュおよびサブスクライブ システム、ランキング、その他のシナリオでよく使用されます。

4. Redis を使用してマークル ツリーを実装する方法

Redis を使用してマークル ツリーを実装する鍵となるのは、マークル ツリーの構造を Redis に保存する方法です。以下の実装方法が考えられます:

• マークル ツリーのノード構造を定義する

class Node {
    public $left = null;
    public $right = null;
    public $data = null;
    public $hash = null;
}

• マークル ツリーを再帰的に構築する

function makeTree($data) {
    if(count($data) == 1) {
        $node           = new Node();
        $node->data     = $data[0];
        $node->hash     = hash('sha256', $node->data, false);
        return $node;
    }

    $leftData       = array_slice($data, 0, count($data) >> 1);
    $rightData      = array_slice($data, count($data) >> 1);
    $left           = makeTree($leftData);
    $right          = makeTree($rightData);

    $node           = new Node();
    $node->left     = $left;
    $node->right    = $right;

    if(!is_null($node->left)) {
        $node->hash = hash('sha256', $node->left->hash . $node->right->hash, false);
    }

    return $node;
}

• マークル ツリーを Redis に保存する

function storeToRedis($node, $redis, $key) {
    if(is_null($node)) {
        return;
    }

    $redis->hset($key, 'hash', $node->hash);
    $redis->hset($key, 'data', $node->data);

    if(!is_null($node->left)) {
        $leftKey    = $key . ':left';
        $rightKey   = $key . ':right';

        storeToRedis($node->left, $redis, $leftKey);
        storeToRedis($node->right, $redis, $rightKey);

        $redis->hset($key, 'left', $leftKey);
        $redis->hset($key, 'right', $rightKey);
    }
}

• Redis からマークル ツリーを読み取る

function loadFromRedis($redis, $key) {
    if(!$redis->hexists($key, 'hash')) {
        return null;
    }

    $node           = new Node();
    $node->hash     = $redis->hget($key, 'hash');
    $node->data     = $redis->hget($key, 'data');

    $leftKey        = $redis->hget($key, 'left');
    $rightKey       = $redis->hget($key, 'right');

    if(!is_null($leftKey)) {
        $node->left     = loadFromRedis($redis, $leftKey);
        $node->right    = loadFromRedis($redis, $rightKey);
    }

    return $node;
}

• データの整合性を確認する

function verifyData($data, $rootHash, $redis, $key) {
    $node   = loadFromRedis($redis, $key);

    if(is_null($node)) {
        return;
    }

    if(!is_null($node->left)) {
        verifyData($data, $rootHash, $redis, $redis->hget($key, 'left'));
        verifyData($data, $rootHash, $redis, $redis->hget($key, 'right'));
    }

    if(!is_null($node->data)) {
        $dataHash = hash('sha256', $node->data, false);
        $index    = array_search($node->data, $data, true);

        if($node->hash != $rootHash || ($index === false && $node->hash != $dataHash)) {
            throw new Exception('Invalid data or hash');
        }
    }
}

5. 概要

この記事では、PHP と Redis を使用してマークル ツリーを実装する方法を紹介します。これは、読み取りおよび書き込み速度が高く、大量のデータが必要なシナリオに非常に適しています。さらに、暗号化アルゴリズムや署名検証などの他のテクノロジーと組み合わせて、データ セキュリティとプライバシー保護を向上させることができます。

以上がRedis を使用して PHP でマークル ツリーを実装するの詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。