了解Python中的Merkle树与SHA-256哈希

# 1. 介绍Merkle树
- 1.1 什么是Merkle树？
- 1.2 Merkle树的历史
- 1.3 Merkle树的应用领域

# 2. 理解哈希函数
- 2.1 SHA-256哈希函数概述
- 2.2 哈希函数在密码学中的作用
- 2.3 SHA-256算法原理解析

# 3. Merkle树与数据完整性验证

#### 3.1 如何用Merkle树验证数据完整性？
Merkle树通过逐层哈希计算，将大量数据快速整合成一个根哈希值，从而验证数据完整性。当数据发生变化时，只需重新计算受影响的哈希值，而不必重新计算整个数据集，节省了计算资源。

#### 3.2 Merkle树在区块链中的应用
在区块链中，Merkle树被广泛应用于交易记录的验证。每个区块头包含一个Merkle树根哈希值，这个哈希值代表了区块中所有交易数据的整体摘要，确保交易数据在传播过程中不被篡改。

#### 3.3 数据结构中的Merkle树实现
Merkle树可以使用二叉树的形式实现，每个叶节点存储一个数据块的哈希值，内部节点存储子节点哈希值的组合。通过递归计算子节点哈希值，最终得到根节点的哈希值作为Merkle树的根。这种数据结构形式保证了Merkle树的高效验证和完整性。

# 4. 深入探讨SHA-256哈希算法
在本章中，我们将深入探讨SHA-256哈希算法，包括其计算过程、安全性分析以及与其他哈希算法的比较。

#### 4.1 SHA-256的计算过程
SHA-256（Secure Hash Algorithm 256）是一种密码杂凑函数，它接受一个消息，输出一个固定长度的哈希值，通常为256位（32字节）。SHA-256的计算过程可以简要概括为以下几个步骤：
1. **数据预处理（Padding）**：将输入数据进行填充，使其长度满足消息块的要求。
2. **初始化变量（Initialize Variables）**：初始化一组固定的常数，用作哈希计算的初始状态。
3. **处理消息块（Process Message Blocks）**：将