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,分散式帳本的內容量急劇擴張,中本聰設定的一個區塊1 MB 的儲存量使得交易流程和交易速度有了限制。
因此,下載整個帳本成了令人頭痛的一件事。能不能不下載整個帳本,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。
於是出現了 SPV 機制。
01. SPV 機制
SPV 全名為“ 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,但並不能驗證交易的合法性,這需要進行兩步驟操作,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。
中本聰在論文中提及了這個概念:
在不運行全節點時也依然有可能對交易進行驗證,用戶只需要保留最長鏈上的所有的區塊頭數據。
簡單而言就是:
假如小黑給大白轉了一個比特幣,大白怎麼才能知道幣已經交易完成了?在去中心化的系統裡找證人那是不太可能的。
依照傳統的辦法就是:大白需要下載下來所有的區塊鏈帳本,然後找到小黑的帳戶,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。只是第一步,就使得大白的儲存量要爆掉。
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麼呢?
把區塊頭比做人的頭部,裡面儲存著區塊的頭信息,如哈希值、時間戳記等;而區塊體則類似於人的整個身體,儲存著這個區塊的詳細數據,如具體交易資訊。區塊頭包含在區塊體中。
也就是說一個區塊頭儘管有哈希值,但下載了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 的支付驗證流程
咦,那萬一礦工和小黑聯合起來騙大白怎麼辦?
這時候 SPV 機制就派上用場了。
如果礦工說小黑轉過來了,但其實並沒有。 那麼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裡同樣的哈希值。 但由於雜湊的技術特性,改變後的資料要想和原始資料得出一樣的雜湊值,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。
先計算待驗證支付的交易雜湊值,把區塊頭從區塊鏈網路上保存至本地,再從區塊鏈取得待驗證支付對應的梅克爾樹哈希認證路徑。
對比所獲得的雜湊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,決定該支付已獲得的確認數量。
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 網路頻寬的浪費,使得一般使用者在沒有下載完整資料的情況下也可以操作,也為查帳帶來了極大方便。
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,而隨機連結節點也有可能受到網路的惡意攻擊。
你認為 SPV 還有什麼優點和缺點嗎? 歡迎在留言區分享你的看法。
以上是比特幣全節點同步太慢?不用全節點也可驗證支付的 SPV 機制的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章!

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