科普 | 比特币全节点同步太慢？无需全节点即可验证支付的SPV机制

这是白话区块链第1352期原创

作者| 三立

出品 | 白话区块链比特币自诞生以来就被诟病浪费电力资源，但其强大的算力是必经的过程，很难找到更好的替代方式。 随着它出现的时间越来越长，越来越多的人参与其底层技术区块链上的交易，分布式账本的内容急剧膨胀。 中本聪设定的 1 MB 区块的存储容量 这限制了交易过程和交易速度。 因此，下载整个账本就成了一件令人头疼的事情。 你能不能不下载整个账本，只找到与你相关的部分？ 换句话说比特币链接下载，找到一个过滤器，把所有无用的东西都拒之门外。 于是SPV机制出现了。 01 SPV机制 SPV的全称是“Simplified Payment Verification”，一般翻译为简单支付验证。 其目的是验证某笔交易是否存在，但无法验证交易的合法性。 这需要两个步骤。 第一步是确认交易支付是否被验证，第二步是计算获得了多少确认。 中本聪在他的论文中提到了这个概念：

仍然可以在不运行全节点的情况下验证交易，用户只需要将所有区块头数据保存在最长的链上即可。 简单来说：小黑转一个比特币给大白，大白怎么知道交易完成了？ 在去中心化系统中不可能找到证人。 按照传统的方法：大白需要下载所有的区块链账本，然后找到小黑的账户，先查看之前有没有这个比特币，有没有转账到大白的记录。 仅仅是第一步，就让大白的储量爆发了。 每个比特币的区块容量为1MB，区块头只有80KB，所以只需要下载区块头就可以节省很多空间。 区块头和区块体到底是什么？ 将区块头比作人头，它存储了区块的头部信息，如哈希值、时间戳等； 而区块体则类似于一个人的全身，存储着这个区块的详细数据，比如具体的交易信息等。 区块头包含在区块体中。 也就是说，虽然一个区块头有哈希值比特币链接下载，但大白下载区块头后，仍然无法知道交易记录在哪个区块中。 在一个块中。 02 SPV支付验证流程 咦，矿工和小黑联手骗大白怎么办？ 这就是 SPV 机制派上用场的地方。 如果矿工说小黑转身了，其实并没有。 那么为了说谎，他必须伪造更多的交易，让这些交易能够得到和他自己的区块头中相同的哈希值。 但是，由于哈希的技术特点，改变后的数据很难达到与原始数据相同的哈希值。 简而言之，整个SPV交易流程如下： 第一步是确认交易支付是否已经过验证。 首先计算待验证支付的交易哈希值，从区块链网络中保存区块头到本地，然后从区块链中获取待验证支付对应的默克尔树哈希认证路径。 查看获取的hash值是否和自己的一致。 如果一致，则证明这笔款项是真实有效的。 第二步是验证获得了多少确认。 根据区块头所在的位置，判断支付收到的确认数量。 完成这两个步骤后，交易支付验证就完成了。 03 总结 SPV机制不仅节省了存储空间，减少了P2P网络带宽的浪费，使普通用户无需下载完整数据即可操作，同时也为查账带来了极大的便利。 但是由于SPV没有完整的区块数据，所以无法验证交易不存在。 这种情况很容易导致双花，随机链接节点也可能被网络恶意攻击。 你认为SPV有什么优点和缺点吗？ 欢迎在留言区分享你的看法。

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