raiz de Merkle

O que é uma Merkle Root?

A Merkle root é um único hash que resume todas as transações de um bloco, criado pela combinação recursiva dos hashes das transações numa estrutura em árvore. Este hash é armazenado no cabeçalho do bloco e funciona como um resumo compacto das transações incluídas nesse bloco.

A “função de hash” refere-se a um algoritmo que comprime dados arbitrários num identificador de comprimento fixo. O “cabeçalho do bloco” é um segmento de metadados que inclui elementos como o timestamp, o hash do bloco anterior e a Merkle root, permitindo à rede verificar rapidamente os blocos.

Porque é que a Merkle Root é importante na Blockchain?

A Merkle root é essencial porque permite aos utilizadores verificar se uma transação está incluída num bloco sem descarregar todas as transações desse bloco. Só é necessário um pequeno volume de dados para a verificação, o que torna possível a operação segura de light nodes—clientes que descarregam apenas os cabeçalhos dos blocos—e de carteiras móveis, mesmo com recursos limitados.

No Bitcoin, o SPV (Simplified Payment Verification) depende da Merkle root. As carteiras descarregam o cabeçalho do bloco e utilizam um curto “caminho de prova” para comparar com a Merkle root, determinando se uma transação está incluída. Para blocos com milhares de transações, isto reduz substancialmente os requisitos de largura de banda e armazenamento.

Segundo estatísticas públicas dos block explorers, a maioria dos blocos Bitcoin inclui normalmente entre 1 000 e 3 000 transações em 2025 (fonte: mempool.space, 2025-10). Nesta escala, os ganhos de eficiência da utilização das Merkle roots são especialmente evidentes.

Como se calcula uma Merkle Root?

O cálculo da Merkle root consiste em unir os hashes das transações, camada a camada, numa Merkle tree até restar um único hash.

Passo 1: Calcular o hash de cada transação. O hash de transação é um identificador de comprimento fixo resultante da aplicação de hash aos dados da transação.

Passo 2: Agrupar os hashes das transações adjacentes, concatená-los e calcular o hash do resultado para obter o hash do nó pai. Repetir o processo em pares para construir a camada seguinte.

Passo 3: Se uma camada tiver um número ímpar de hashes (como no Bitcoin), duplicar o último hash para completar o par—os detalhes podem diferir entre blockchains.

Passo 4: Repetir o processo até restar apenas um hash no topo. Este hash final é a Merkle root. No Bitcoin, os resultados intermédios usam frequentemente double hashing (aplicação dupla da função de hash) para reforço contra ataques de colisão e extensão de comprimento.

Qual é a relação entre Merkle Root e Merkle Tree?

A Merkle tree organiza grandes volumes de dados como hashes numa “árvore binária” hierárquica. Cada nó folha corresponde ao hash de uma transação e cada nó pai é o hash combinado dos seus dois filhos. A Merkle root é o hash do nó pai no topo da árvore—um resumo que representa todos os dados subjacentes.

É comparável a uma pasta: as folhas são os identificadores dos ficheiros individuais, as camadas superiores são identificadores das subpastas, e a Merkle root é o identificador global da pasta inteira. Se qualquer folha for alterada, todos os hashes dos pais até à raiz mudam, tornando-se um indicador fiável de alteração do conjunto de dados.

Como se utiliza a Merkle Root para verificar transações?

Para verificar se uma transação está incluída num bloco, reconstrói-se o “caminho de prova” desde essa transação até à Merkle root e compara-se com a Merkle root presente no cabeçalho do bloco.

Passo 1: Obter o hash da transação, disponível na carteira ou na página de detalhes da transação de um block explorer.

Passo 2: Obter a Merkle proof—os block explorers fornecem normalmente uma sequência de “hashes de caminho” (hashes irmãos adjacentes à transação) para fusão em camadas.

Passo 3: Concatenar e calcular sequencialmente o hash da transação com cada hash de caminho, camada a camada, até chegar ao hash de topo.

Passo 4: Comparar o hash de topo calculado com a Merkle root do bloco. Se forem iguais, a transação está confirmada como parte desse bloco.

Na prática—por exemplo, durante depósitos na Gate—a página de confirmação indica a altura do bloco e disponibiliza links para block explorers relevantes. Pode consultar essas páginas, verificar a Merkle root no cabeçalho do bloco e seguir estes passos para auto-verificação.

Diferenças entre Merkle Roots no Bitcoin e na Ethereum

No Bitcoin, a Merkle root representa o hash de topo de uma Merkle tree binária construída a partir de todas as transações e é registada no campo “merkle root” do cabeçalho do bloco.

Na Ethereum, os cabeçalhos dos blocos incluem múltiplas roots: transactionsRoot (para transações), stateRoot (para o estado global) e receiptsRoot (para recibos). Estas são construídas com estruturas “Merkle Patricia Trie”—uma variante adaptada ao armazenamento de pares chave-valor—permitindo estados e indexação mais complexos. Apesar das diferentes implementações, todas servem para comprimir grandes conjuntos de dados em identificadores verificáveis.

A comunidade continua a investigar estruturas de dados mais eficientes—como as Verkle trees—para reduzir ainda mais o tamanho das provas e os custos de sincronização para light clients. Ainda assim, os modelos baseados em Merkle mantêm-se amplamente utilizados para gerar identificadores e provas verificáveis.

Riscos e equívocos associados à utilização das Merkle Roots

Primeiro, a Merkle root apenas comprova “a integridade de um conjunto”; não revela diretamente quais as transações presentes. É necessário dispor da Merkle proof e do hash da transação para confirmar a inclusão.

Segundo, a verificação por SPV depende da confiança de que os cabeçalhos de bloco recebidos pertencem à cadeia principal. Ataques de rede (como isolamento por nós maliciosos) podem enganar temporariamente os utilizadores. Por isso, operações relacionadas com fundos devem aguardar confirmações suficientes; exchanges como a Gate exigem diferentes números de confirmações por cadeia para mitigar riscos de double-spending e reorganização.

Terceiro, os detalhes de implementação variam entre blockchains—como ordem de fusão, tratamento de folhas ímpares, algoritmos de hash e formatos de codificação. Erros nestes processos podem causar falhas de verificação.

Quarto, a segurança depende da resistência a colisões e da inviolabilidade das funções de hash. Embora algoritmos de hash amplamente utilizados sejam padrão atualmente, qualquer vulnerabilidade ao nível do algoritmo compromete diretamente a fiabilidade da Merkle root.

Como podem iniciantes consultar Merkle Roots nas ferramentas?

Passo 1: Introduza o hash da transação num block explorer, aceda à página de detalhes, encontre o bloco correspondente e navegue até à página desse bloco.

Passo 2: Na secção “cabeçalho do bloco” da página do bloco, localize campos como “merkle root” (Bitcoin) ou “transactionsRoot/stateRoot/receiptsRoot” (Ethereum). Estes campos são as respetivas Merkle roots.

Passo 3: Se a página disponibilizar “Merkle Proof” ou “caminho de prova”, pode utilizar os passos anteriores para calcular e comparar com a Merkle root para verificação da transação.

Na página de registos de depósitos da Gate, pode verificar a altura do bloco da sua transação e aceder ao block explorer correspondente para consultar os campos do cabeçalho do bloco e compreender melhor o funcionamento das Merkle roots.

Resumo: Que valor traz compreender as Merkle Roots?

Dominar as Merkle roots permite perceber porque é que os blocos são fiáveis, como as carteiras realizam verificações leves e como diferentes cadeias públicas escolhem as suas estruturas de dados. Ao comprimir múltiplas transações ou estados num único identificador verificável, as Merkle roots aumentam a eficiência sem comprometer a segurança. Para iniciantes, saber utilizar Merkle roots e caminhos de prova permite verificar depósitos, transferências e interações on-chain com confiança—e avaliar melhor contagens de confirmação e riscos.

FAQ

Porque é que as carteiras leves conseguem verificar transações apenas com a Merkle Root?

As carteiras leves não armazenam todos os dados de transação de cada bloco. Basta manter a Merkle root e o caminho de prova para verificar se uma transação foi alterada—de modo semelhante a verificar apenas o código de barras de uma embalagem sem abrir o conteúdo. Isto reduz drasticamente os requisitos de armazenamento e largura de banda nos dispositivos móveis, permitindo carteiras móveis seguras.

Como pode a alteração da Merkle Root comprometer um bloco inteiro?

A Merkle root funciona como uma “impressão digital eletrónica” de todo o bloco. Qualquer alteração numa transação modifica o seu hash e, consequentemente, altera todos os hashes dos pais até à Merkle root. Este efeito cascata permite que todos os nós da rede detetem instantaneamente alterações. Este design sustenta a capacidade anti-manipulação da blockchain—um dos seus pilares de segurança.

Porque utilizar uma Merkle Tree em vez de concatenar diretamente todos os hashes das transações?

Concatenar diretamente todos os hashes das transações geraria uma sequência difícil de armazenar e comparar. A hierarquia binária de uma Merkle tree comprime exponencialmente a complexidade num único hash de raiz de comprimento fixo. Isto permite verificação eficiente para qualquer número de transações sem que o tempo de verificação aumente linearmente com o volume de transações.

Podem as carteiras SPV ser enganadas ao confiar nas Merkle Roots para verificação?

Confiar apenas na Merkle root fornecida por um nó implica riscos; contudo, as carteiras SPV pedem normalmente Merkle roots do mesmo bloco a vários nós independentes para comparação. Desde que a maioria dos nós seja honesta, forjar uma Merkle root falsa é extremamente difícil. Este equilíbrio entre desempenho e segurança é adequado para pagamentos do dia a dia.

Porque é que os miners têm de recalcular a Merkle Root durante o mining?

Sempre que os miners selecionam diferentes combinações de transações para incluir num novo bloco, a Merkle root muda—alterando também o hash do cabeçalho do bloco. Os miners ajustam continuamente a ordem das transações e os valores de nonce à procura de hashes que satisfaçam os requisitos de dificuldade da rede; durante este processo, recalcular a Merkle root é obrigatório. Este mecanismo garante que os miners processam e validam efetivamente o conteúdo das transações.