科普比特幣全節點同步太慢？不用全節點也可驗證支付的SPV機制

比特幣自誕生以來，就因浪費電力資源為人所詬病，但其強大的算力是必要過程，很難找到更好的方式來代替。

隨著它出現的年頭越來越久，在其底層技術區塊鏈上參與交易的人也越來越多，分佈式賬本的內容量急劇擴張，中本聰設置的一個區塊 1 MB 的存儲量使得交易過程和交易速度有瞭限制。

因此，下載整個賬本成瞭令人頭痛的一件事。能不能不下載整個賬本，隻找與自己相關的部分呢？換句話說，找個過濾器，把沒用的都留在外面。

於是出現瞭 SPV 機制。

01 SPV 機制

SPV 全稱“ Simplified Payment Verification ”，常見翻譯為簡單支付驗證。其目的是為瞭驗證某筆交易是否存在，但並不能驗證交易的合法性，這需要進行兩步操作，第一步是確認交易支付是否被驗證過，第二步是計算得到瞭多少確認數。

中本聰在論文裡提及瞭這一概念：

在不運行全節點時也依然有可能對交易進行驗證，用戶隻需要保留最長鏈上的所有的區塊頭數據。

簡單而言就是：

假如小黑給大白轉瞭一個比特幣，大白怎麼才能知道幣已經交易完成瞭呢？在去中心化的系統裡找證人那是不太可能的。

按照傳統的辦法就是：大白需要下載下來所有的區塊鏈賬本，然後找到小黑的賬戶，先瞅瞅它之前是不是有這樣一個比特幣，並且有沒有轉給大白的記錄。僅僅是第一步，就使得大白的存儲量要爆掉。

每個比特幣的區塊容量是 1 MB ，區塊頭隻有 80 KB ，因此隻需要下載區塊頭就可以節省很多空間。

區塊頭和區塊體究竟是什麼呢？

把區塊頭比做人的頭部，裡面存儲著區塊的頭信息，如哈希值、時間戳等；而區塊體則類似於人的整個身體，存儲著這個區塊的詳細數據，如具體交易信息。區塊頭包含在區塊體中。

也就是說一個區塊頭盡管有哈希值，但下載瞭區塊頭後大白仍無法知道交易記錄在哪個區塊裡，這時候就需要拿著交易 ID 去找全節點查一下，是否有且在哪一個區塊裡。

02 SPV 的支付驗證過程

咦，那萬一礦工和小黑聯合起來騙大白怎麼辦？

這時候 SPV 機制就派上用場瞭。

如果礦工說小黑轉過來瞭，但其實並沒有。那麼為瞭圓謊他必須偽造更多的交易，使得這些交易能得到和自己區塊頭裡同樣的哈希值。但由於哈希的技術特性，改變後的數據要想和原始數據得出一樣的哈希值，那是很難實現的。

總之， SPV 整個交易過程是這樣的：

第一步，確認交易支付是否被驗證過。

首先計算待驗證支付的交易哈希值，把區塊頭從區塊鏈網絡上保存至本地，再從區塊鏈獲取待驗證支付對應的默克爾樹哈希認證路徑。

對比獲得的哈希值與自己的是否一致，若一致，則證明支付真實有效。

第二步，驗證得到瞭多少確認數。根據該區塊頭所處的位置，確定該支付已經得到的確認數量。

完成這兩步，交易支付驗證就完成瞭。

03 小結

SPV 機制不僅節省瞭儲存空間，減少瞭 P2P 網絡帶寬的浪費，使得普通用戶在沒有下載完整數據的情況下也可以操作，而且也給查賬帶來瞭極大方便。

但是，由於 SPV 沒有完整的區塊數據，是無法驗證交易不存在的，這種情況很容易導致雙花的情況出現，而隨機鏈接節點也有可能受到網絡的惡意攻擊。

你認為 SPV 還有什麼優點和缺點嗎？歡迎在留言區分享你的觀點。