比特币:比特币全节点同步太慢？不用全节点也可验证支付的 SPV 机制

比特币自诞生以来，就因浪费电力资源为人所诟病，但其强大的算力是必要过程，很难找到更好的方式来代替。随着它出现的年头越来越久，在其底层技术区块链上参与交易的人也越来越多，分布式账本的内容量急剧扩张，中本聪设置的一个区块 1 MB 的存储量使得交易过程和交易速度有了限制。例如，目前比特币主链的区块数据高达 200 多 G ，对普通用户而言，存储量实在过大。因此，下载整个账本成了令人头痛的一件事。能不能不下载整个账本，只找与自己相关的部分呢？换句话说，找个过滤器，把没用的都留在外面。于是出现了 SPV 机制。

动态 | 加拿大高贵林市：8月-10月记录了14起涉及比特币的电话欺诈案件:加拿大高贵林市（Coquitlam）已发出公开警告，提示居民关于涉及比特币支付的电话风险。表示，8月-10月期间，已经记录了14起涉及比特币的电话欺诈案件，受害者损失超过6.6万美元。（Global News）[2019/11/9]

01 SPV 机制

声音 | CNBC主持人：比特币ETF有可能在2019年Q1被批准:加密分析师和CNBC节目主持人Ran Neuner发推称：“自美国SEC新上任的专员Elad Roisman召开会议讨论比特币ETF提案后，我很确信，下面的言论是真实的。”同时配图，图中写着“比特币ETF在2019年第一季度的晚些时候被批准是有可能的，甚至是不可避免的。”[2018/10/24]

SPV 全称“ Simplified Payment Verification ”，常见翻译为简单支付验证。其目的是为了验证某笔交易是否存在，但并不能验证交易的合法性，这需要进行两步操作，第一步是确认交易支付是否被验证过，第二步是计算得到了多少确认数。中本聪在论文里提及了这一概念：

BitMEX的比特币期货开盘最高上冲21499美元:专门的数字货币期货市场BitMEX价格显示，其2018年3月30日期货合约 XBTH18已上线，开盘最高21499美元，最低价18000美元，现收于19100美元。[2017/12/15]

简单而言就是：假如小黑给大白转了一个比特币，大白怎么才能知道币已经交易完成了呢？在去中心化的系统里找证人那是不太可能的。按照传统的办法就是：大白需要下载下来所有的区块链账本，然后找到小黑的账户，先瞅瞅它之前是不是有这样一个比特币，并且有没有转给大白的记录。仅仅是第一步，就使得大白的存储量要爆掉。每个比特币的区块容量是 1 MB ，区块头只有 80 KB ，因此只需要下载区块头就可以节省很多空间。区块头和区块体究竟是什么呢？把区块头比做人的头部，里面存储着区块的头信息，如哈希值、时间戳等；而区块体则类似于人的整个身体，存储着这个区块的详细数据，如具体交易信息。区块头包含在区块体中。也就是说一个区块头尽管有哈希值，但下载了区块头后大白仍无法知道交易记录在哪个区块里，这时候就需要拿着交易 ID 去找全节点查一下，是否有且在哪一个区块里。

02 SPV 的支付验证过程咦，那万一矿工和小黑联合起来大白怎么办？这时候 SPV 机制就派上用场了。如果矿工说小黑转过来了，但其实并没有。那么为了圆谎他必须伪造更多的交易，使得这些交易能得到和自己区块头里同样的哈希值。但由于哈希的技术特性，改变后的数据要想和原始数据得出一样的哈希值，那是很难实现的。总之， SPV 整个交易过程是这样的：第一步，确认交易支付是否被验证过。首先计算待验证支付的交易哈希值，把区块头从区块链网络上保存至本地，再从区块链获取待验证支付对应的默克尔树哈希认证路径。对比获得的哈希值与自己的是否一致，若一致，则证明支付真实有效。第二步，验证得到了多少确认数。根据该区块头所处的位置，确定该支付已经得到的确认数量。完成这两步，交易支付验证就完成了。

03 小结SPV 机制不仅节省了储存空间，减少了 P2P 网络带宽的浪费，使得普通用户在没有下载完整数据的情况下也可以操作，而且也给查账带来了极大方便。但是，由于 SPV 没有完整的区块数据，是无法验证交易不存在的，这种情况很容易导致双花的情况出现，而随机链接节点也有可能受到网络的恶意攻击。

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