默克尔树储备证明应成为 Crypto 交易所的标配

随着 FTX 在加密世界中的坠落，在 11 月 9 日的 FTX 事件过后的这几天内，各大中心化交易所（CEX）纷纷表示近期公布或直接公示交易所的默克尔树储备证明（merkle-tree proof-of-reserves），希望通过默克尔证明，将原本不透明的 CEX 资产准备金透明化，从而证明自家的 CEX 中心化交易所的资产储备情况，证明资金是没有被挪用或移动的。

毋庸置疑 FTX 的陨落让整个 CEX 的黑箱运行机制蒙上了阴影甚至是难以抹去的污点，而默克尔树储备证明似乎给这个行业带来一丝丝曙光。就此技术方案而言，几年前很早之前就已经被提出且应用过。那到底「默克尔证明」是什么，又如何证明交易所里的用户资产是没有被挪用的，是否能证明其资产就是在被安全保管的？

默克尔树是比特币和以太坊等加密货币的数据结构，它是一种可以将数据压缩的密码学技术。通过使用默克尔树，多个数据可以合并成一个数据，并且将较大规模的数据汇总结果存储，同时，又可以通过密码学的手段证明对应的数据被压缩在了汇总结果当中。并且，通过验证默克尔树树根的数据完整性，构成默克尔树的所有数据的完整性都可以被证明。

默克尔树的树叶部分由数据集当中每个数据的哈希值所构成。具体来说，树叶部分的构造是将两个相邻的哈希值连起来，打包到一块再次哈希化，以产生母哈希值。最后打包到最上层的哈希值被称为默克尔树根，根哈希值（Merkle Root）。默克尔树根的哈希值包含了所有数据的哈希特征，这就是说在哪个节点上数据被篡改，它将呈现完全不同的值，即无法篡改记录在默克尔树上的哈希值。

假设我们的账户和余额信息作为数据 A 被记录在了默克尔根当中，我们可以通过以下几个数据作为证明来验证数据 A 是否被记录在默克尔树当中：

• 数据 A（账户和余额信息）
• B 的哈希值
• CD 的哈希值
• 根哈希值

图 1: 默克尔树存储数据示意图 

接下来我们通过数据 A 计算 A 的哈希，再和 B 的哈希一起计算 AB 的哈希，最后利用 AB 的哈希和 CD 的哈希一起计算根哈希，用我们计算的根哈希和得到的根哈希比较，若相等则验证了 A 被记录在默克尔树当中。

假如中心化交易所的所有用户的资产被记录在了默克尔树上，证明是真实的，交易所就可以在不公开其他用户信息的情况下去向每个用户证明「数据记录已被到默克尔树，用户的资产是真实存在的」。

这套证明系统在实际中又是如何运用的呢？这套系统的信任是建立在默克尔树（动态威慑）和审计（第三方专业职责）之上的。动态威慑是基于任何一个用户都能够作为检测节点，举证自己不在默克尔树上从而揭露交易所提供的树根是假，除此之外没有其他任何作用，比如树根没有展示所有用户余额之和的功能。二者是缺一不可的，并不是说紧紧依靠密码学的证明方式就能够证明一切问题，实践中比理论复杂很多，其中有很多可以操控的点。

但是比起之前的 CEX 只有审计的监控，加入默克尔树实际上是给予了用户吹哨的权利，让 CEX 的资产储备一定程度的得到了去中心式的监控，是很大的进步，对于目前信心强烈不足的市场是一件好事。

然而，采用默克尔树储备证明是否能证明用户资产就是安全的呢？虽然通过默克尔证明，我们可以验证自身的资产是被记录在了不可篡改的哈希中，但这是否能够完全证明资金是没有被挪用或移动的？

中心化交易所每秒都有大量的交易，不可能每一秒都去更新树根，因此我们看到的树根大概率不是最新的。但是从另一个角度讲，默克尔树计算主要是由一系列哈希函数的计算来组成，而哈希函数的计算速度是比较快的，所以在这种意义下，更新频率不会很慢。

除上述更新频率的问题之外，默克尔树储备证明存在以下重要的问题：

1. 前端欺诈问题：默克尔树数据存在交易所自家服务器上，用户与交易所交互的前端页面是交易所掌控的，交易所完全可能返回假的页面来欺骗用户，存在前端欺诈的可能性。该问题需要通过第三方的软件监督来解决。

2. 第三方审计的信用问题：同样的传统金融中常常也会有审计犯错甚至的违法的行为，这在 Crypto 领域虽然还没有大规模应用起来，但是有审计并不永远客观公正。

3. 关联交易、负债关系、保证金交易等无法通过储备来体现。

加密货币这个市场需要更多公开透明的信息，默克尔树储备证明成为 Crypto 交易所的标配有助于建立行业规范、重建用户信心。

不管是对投资人还是对用户，保证资金安全永远是一个悬在每个从业者头顶上的达摩克利斯之剑。这轮熊市，无论倒下谁，最后剩下谁，Web3 的车轮不会停歇，滚滚向前。