比特幣: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_區塊鏈

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，分布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了限制。例如，目前比特幣主鏈的區塊數據高達 200 多 G ，對普通用戶而言，存儲量實在過大。因此，下載整個賬本成了令人頭痛的一件事。能不能不下載整個賬本，只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。于是出現了 SPV 機制。

USDT占比特幣交易比重約為46.08%:金色財經消息，據cryptocompare數據顯示，目前比特幣交易情況按照交易幣種排名，排名名第一的是USDT，占比為46.08%；排名第二的是美元，占比為24.62%；排名第三的是歐元，占比為6.67%；排名第四的是日元，占比為6.62%；排名五的是BUSD，占比為5.4%[2021/2/9 19:17:27]

01 SPV 機制

聲音 | 達拉斯小牛隊老板：比特幣就像“沒有內在價值”的棒球卡，充其量是存儲價值:?億萬富翁、達拉斯小牛隊老板Mark Cuban近期在推特上回復網友時表示，收集棒球卡的人為自己的棒球卡感到非常自豪，因為他們一直說其價格會上漲。 然而Cuban認為，比特幣的價值甚至不如沒有內在價值的棒球卡，其價值完全取決于人們愿意支付的價格，這就是比特幣像黃金的原因。但他表示自己并不反對加密貨幣，只是“必須非常小心”，而且“它們充其量是存儲價值”，并對區塊鏈技術表示認可。（bitcoinexchangeguide）[2019/9/30]

SPV 全稱“ Simplified Payment Verification ”，常見翻譯為簡單支付驗證。其目的是為了驗證某筆交易是否存在，但并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，第二步是計算得到了多少確認數。中本聰在論文里提及了這一概念：

MIT正在測試一個智能合同驅動的比特幣閃電網絡:上周，麻省理工學院（MIT）透露，其已經演示了比特幣閃電網絡的實驗性用例，展示了如何將它與智能合約結合起來，使比特幣網絡不僅能夠處理數百萬筆交易，而且還能夠以更高程度的復雜度來進行處理。MIT創造性地使用所謂的“預言機”（oracle，一種可信的實體，旨在向智能合約廣播數據）使得演示的成功成為可能的。這是第一次有運行代碼的原型實現。[2018/5/23]

簡單而言就是：假如小黑給大白轉了一個比特幣，大白怎么才能知道幣已經交易完成了呢？在去中心化的系統里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，然后找到小黑的賬戶，先瞅瞅它之前是不是有這樣一個比特幣，并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 ，區塊頭只有 80 KB ，因此只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么呢？把區塊頭比做人的頭部，里面存儲著區塊的頭信息，如哈希值、時間戳等；而區塊體則類似于人的整個身體，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，但下載了區塊頭后大白仍無法知道交易記錄在哪個區塊里，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里。

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么辦？這時候 SPV 機制就派上用場了。如果礦工說小黑轉過來了，但其實并沒有。那么為了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里同樣的哈希值。但由于哈希的技術特性，改變后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，驗證得到了多少確認數。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了。

03 小結SPV 機制不僅節省了儲存空間，減少了 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，而且也給查賬帶來了極大方便。但是，由于 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。

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