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2023-11-04
哈希树：P2P下载文件认证的重要工具
【摘要】：哈希树由Ralph Merkle提出，也称为Merkle树。哈希树的一个主要应用是对P2P网络下载的文件进行认证。接着，从任一不可信源可得到哈希树。若哈希树被破坏或是伪造的，尝试从另一信息源得到另一个哈希树，直到程序找到一个哈希树与主哈希匹配。每次当哈希树的一个分支被下载时，即使完整的哈希树还没得到，也可立即验证每一分支的完整性。对于大文件的情况，其哈希树也相对较大。图9-12 高度为3的哈希树
哈希树由Ralph Merkle提出，也称为Merkle树。哈希树是关于哈希值的树，其中叶节点是数据块（如文件中的数据块或文件集）的哈希值。树中更深的节点是它们子节点的哈希值。在图9-12中，H0是对H0，0和H0，1哈希的结果：
H0=h（H0，0|H0，1） （9-2）
哈希树常用二叉树实现，即每一节点有两个子节点。然而，每一节点也允许有更多的子节点。通常，密码哈希函数如SHA-1或Whirlpool用于哈希运算。哈希树最顶层有一个顶哈希（Top Hash）或称根哈希（Root Hash）、主哈希（Master Hash）。
哈希树的一个主要应用是对P2P网络下载的文件进行认证。通过P2P网络下载前，从可信源获取文件的主哈希。接着，从任一不可信源（如P2P网络中的任一对等实体）可得到哈希树。用可信的主哈希验证得到的哈希树。若哈希树被破坏或是伪造的，尝试从另一信息源得到另一个哈希树，直到程序找到一个哈希树与主哈希匹配。
每次当哈希树的一个分支被下载时，即使完整的哈希树还没得到，也可立即验证每一分支的完整性。这会成为一种优势，因为分割文件成小的数据块更有效，使得若文件在传输时被破坏，只有小数据块需要重传。对于大文件的情况，其哈希树也相对较大。然而，一个小分支可以快速下载。分支的完整性可以得到验证，然后可以下载其他数据块。
图9-12 高度为3的哈希树
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