Merkle Tree（默克爾樹），通常也被稱作Hash Tree。顧名思義，就是存儲hash值的一棵樹。
Merkle樹的葉子是數據塊的hash值(數據塊：文件或者文件的集合)。非葉節點是其對應子節點串聯字符串的hash。
1、Hash
Hash是一個把任意長度的數據映射成固定長度數據的函數。
例如，對於數據完整性校驗，最簡單的方法是對整個數據做Hash運算得到固定長度的Hash值，然后把得到的Hash值公布在網上。
這樣用戶下載到數據之后，對數據再次進行Hash運算，比較運算結果和網上公布的Hash值進行比較，如果兩個Hash值相等，說明下載的數據沒有損壞。
可以這樣做是因為輸入數據的稍微改變就會引起Hash運算結果的面目全非，而且根據Hash值反推原始輸入數據的特征是困難的。
如果從一個穩定的服務器進行下載，采用單一Hash是可取的。但如果數據源不穩定，一旦數據損壞，就需要重新下載，這種下載的效率是很低的。
2、Hash List
在點對點網絡中作數據傳輸的時候，會同時從多個機器上下載數據，而且很多機器可以認為是不穩定或者不可信的。
為了校驗數據的完整性，更好的辦法是把大的文件分割成小的數據塊（例如，把分割成2K為單位的數據塊）。
這樣的好處是，如果小塊數據在傳輸過程中損壞了，那么只要重新下載這一快數據就行了，不用重新下載整個文件。
怎么確定小的數據塊沒有損壞哪？只需要為每個數據塊做Hash。
BT下載的時候，在下載到真正數據之前，我們會先下載一個Hash列表。
那么問題又來了，怎么確定這個Hash列表本身是正確的呢？答案是把每個小塊數據的Hash值拼到一起，然后對這個長字符串在作一次Hash運算，這樣就得到Hash列表的根Hash(Top Hash or Root Hash)。
下載數據的時候，首先從可信的數據源得到正確的根Hash，就可以用它來校驗Hash列表了，然后通過校驗后的Hash列表校驗數據塊。
3、 Merkle Tree
Merkle Tree可以看做Hash List的泛化（Hash List可以看作一種特殊的Merkle Tree，即樹高為2的多叉Merkle Tree）。
在最底層，和哈希列表一樣，我們把數據分成小的數據塊，有相應地哈希和它對應。
但是往上走，並不是直接去運算根哈希，而是把相鄰的兩個哈希合並成一個字符串，然后運算這個字符串的哈希，這樣每兩個哈希就結婚生子，得到了一個”子哈希“。
如果最底層的哈希總數是單數，那到最后必然出現一個單身哈希，這種情況就直接對它進行哈希運算，所以也能得到它的子哈希。
於是往上推，依然是一樣的方式，可以得到數目更少的新一級哈希，最終必然形成一棵倒掛的樹，到了樹根的這個位置，這一代就剩下一個根哈希了，我們把它叫做 Merkle Root。
在p2p網絡下載數據之前，先從可信的源獲得文件的Merkle Tree樹根。一旦獲得了樹根，就可以從其他不可信的源獲取Merkle tree。通過可信的樹根來檢查接受到的Merkle Tree。如果Merkle Tree是損壞的或者虛假的，就從其他源獲得另一個Merkle Tree，直到獲得一個與可信樹根匹配的Merkle Tree。
Merkle Tree和Hash List的主要區別是，可以直接下載並立即驗證Merkle Tree的一個分支。因為可以將文件切分成小的數據塊，這樣如果有一塊數據損壞，僅僅重新下載這個數據塊就行了。
如果文件非常大，Merkle Tree可以一次下載一個分支，然后立即驗證這個分支，如果分支驗證通過，就可以下載其它數據了。而Hash List只有下載整個Hash List才能驗證。
Merkle Tree的特點：
MT是一種樹，大多數是二叉樹，也可以多叉樹，無論是幾叉樹，它都具有樹結構的所有特點；
1、Merkle Tree的葉子節點的value是數據集合的單元數據或者單元數據HASH。
2、非葉子節點的value是根據它下面所有的葉子節點值，然后按照Hash算法計算而得出的。
Merkle Tree的應用：
1、數字簽名
最初Merkle Tree目的是高效的處理Lamport one-time signatures。
每一個Lamport key只能被用來簽名一個消息，但是與Merkle Tree結合可以來簽名多條Merkle。
這種方法成為了一種高效的數字簽名框架，即Merkle Signature Scheme。
2、P2P網絡
在P2P網絡中，Merkle Tree用來確保從其他節點接收的數據塊沒有損壞且沒有被替換，甚至檢查其他節點不會欺騙或者發布虛假的塊。
大家所熟悉的BT下載就是采用了P2P技術來讓客戶端之間進行數據傳輸，一來可以加快數據下載速度，二來減輕下載服務器的負擔。
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