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。

数据:Bitfinex比特币期货未平仓头寸已创下近5个月新高:Glassnode数据显示,Bitfinex平台上比特币期货未平仓头寸已创下近5个月来的新高,达4071万美元。[2020/7/26]

01 SPV 机制

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:

动态 | Bakkt官方推特宣布正式推出比特币存储服务:Bakkt在其官方推特宣布,该公司正式向客户开放Bakkt Warehouse服务,并表示为在9月23日推出的Bakkt比特币每日和月度期货做准备。[2019/9/6]

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。

澳大利亚区块链资产投资管理公司关于近期比特币现金市场受挫的现象发表看法:澳大利亚区块链资产投资管理公司聯金国际对关于近期比特币现金市场受挫的现象发表看法,聯金国际表示,对于那些一直在考虑比特币现金的投资准确时间的人来说,这可能一个难得的投资机会。比特币在历史上平均需要几个月的时间恢复,并在崩溃后突破新高。众所周知的事实是,当比特币上涨时,其他加密货币也随之上涨。从更高的角度来看市场波动,虽然市场过热了,但只是短暂的休息。考虑另外一个有趣的因素,要注意最近的崩溃;1 月份加密货币贬值已经是多年来的一个反复出现的主题,因为人们为了迎接中国农历新年而倾向于将他们的加密货币换成法定货币。也许我们应该开始用比特币发红包。[2018/1/30]

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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