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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 | 白话区块链入门180

2019-08-06 11:35:46作者:三黎来源:白话区块链
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。

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。

 

 01 

SPV 机制

P2P节点示意图

SPV 全称“ Simplified Payment Verification ”,意为:简单支付验证。其目的是为了验证某笔交易是否被支付(并不能验证交易),这需要两个证明结果,一是确认交易支付是否被验证过,二是得到了多少确认数。

中本聪在论文里提及了这一概念:

不运行完全节点也可验证支付,用户只需要保存所有的 block header (区块头)就可以了。

 

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?在去中心化的节点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?

区块头里面存储着区块的头信息,包含上一个区块的哈希值( PreHash ),本区块体的哈希值( Hash ),以及时间戳( TimeStamp )等。

区块体存储着这个区块的详细数据( Data ),这个数据包含若干行记录,可以是交易信息,也可以是其他某种信息。区块与 Hash 是一一对应的,Hash 可以当做是区块的唯一标识。

 

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 去找矿工查一下,是否有且在哪一个区块里。

 

 

 02 

SPV的支付验证过程

SPV的支付验证过程

咦,那万一矿工和小黑联合起来骗大白怎么办?

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矿机的情况下也可以在操作,而且也给查账带来了极大方便。

但是,由于 SPV  因为没有全部区块的节点信息,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。

你觉得 SPV 给你带来帮助了吗?你会去使用它吗?

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