在上一期中我們學習了比特幣網絡的內部結構，其中我們提到了SPV簡單支付驗證通過區(qū)塊頭進行交易驗證，這期我們將著重說明SPV簡單支付驗證這個概念。

一、節(jié)點的分類

比特幣網絡中的節(jié)點是不一樣的，主要包括全節(jié)點、輕節(jié)點和SPV節(jié)點。

全節(jié)點是指維持包含全部交易信息的完整區(qū)塊鏈的節(jié)點。更加準確地說，這樣的節(jié)點應當被稱為完整區(qū)塊鏈節(jié)點。

在比特幣發(fā)展的早期，所有節(jié)點都是全節(jié)點，當前的比特幣核心客戶端也是完整區(qū)塊鏈節(jié)點。但隨著區(qū)塊鏈網絡的數據的增多，出現了新型的節(jié)點。

許多比特幣客戶端被設計成運行在空間和功率受限的設備上，如智能電話、平板電腦、嵌入式系統等。對于這樣的設備，通過簡化的支付驗證（SPV）的方式，可以使它們在不必存儲完整區(qū)塊鏈的情況下進行工作。這種類型的客端被稱為輕節(jié)點和SPV節(jié)點。

二、SPV節(jié)點和輕節(jié)點的區(qū)別

輕節(jié)點指的是：節(jié)點本地只保存與其自身相關的交易數據（尤其是可支配交易數據），但并不保存完整區(qū)塊鏈信息的技術。SPV的目標是驗證某個支付是否真實存在，并得到了多少個確認。

比如：小明收到來自小紅的一個通知，小紅聲稱已經從其賬戶中匯款一定數額的錢給了小明。如何快速驗證該支付的真實性，是SPV的工作目標。

輕節(jié)點的目標不僅是支付驗證，而且是用于管理節(jié)點自身的資產收入、支付等信息。比如：小明使用輕節(jié)點管理自身在區(qū)塊鏈的收入信息、支出信息，在本地只保存與小明自身相關的交易數據，尤其是可支配交易數據。

輕錢包與SPV的最大區(qū)別是：

• 輕節(jié)點仍需下載每個新區(qū)塊的全部數據并進行解析，獲取并在本地存儲與自身相關的交易數據，只是無須在本地保存全部數據而已。
• 而SPV節(jié)點不需要下載新區(qū)塊的全部數據，只需要保存區(qū)塊頭部信息即可。

雖然輕節(jié)點部分借鑒了SPV的理念，但和SPV是完全不同的。

三、支付驗證和交易驗證的區(qū)別

SPV節(jié)點進行的是區(qū)塊鏈支付驗證，而不是區(qū)塊鏈交易驗證。這兩種驗證方式存在很大的區(qū)別。

區(qū)塊鏈交易驗證的過程比較復雜，包括賬戶余額驗證、雙重支付判斷等，通常由保存區(qū)塊鏈完整信息的區(qū)塊鏈驗證節(jié)點來完成。

而支付驗證的過程比較簡單，只是判斷該筆支付交易是否已經得到了區(qū)塊鏈節(jié)點共識驗證，并得到了多少的確認數即可。

簡單的說就是：交易驗證要檢驗這個交易是否合法，支付驗證就是驗證這筆交易是否已經存在。

四、SPV支付驗證的實現步驟

我們現在知道SPV節(jié)點是通過區(qū)塊頭進行支付驗證的，區(qū)塊頭中一般包括如下信息：前一區(qū)塊（也稱父區(qū)塊）的哈希值、區(qū)塊中交易默克爾樹的根哈希值、時間戳等，通過區(qū)塊的哈希值，可以識別出區(qū)塊鏈中的對應區(qū)塊。

區(qū)塊前后有序鏈接，每一個區(qū)塊都可以通過其區(qū)塊頭的“前一區(qū)塊的哈希值”字段引用前一區(qū)塊。這樣把每個區(qū)塊均鏈接到各自前一區(qū)塊的哈希值序列，就創(chuàng)建了一條一直可以追溯到第一個區(qū)塊（創(chuàng)世區(qū)塊）的鏈條。

前一區(qū)塊的哈希值，可以確保區(qū)塊鏈所記錄的交易次序。默克爾樹的根哈希值，則可以確保收錄到區(qū)塊中的所有交易的真實性。

當比特幣網絡需要利用SPV進行簡單支付驗證時步驟如下：

1. 計算待驗證支付的交易哈希值；
2. 節(jié)點從區(qū)塊鏈網絡上獲取并存儲最長鏈的所有區(qū)塊頭至本地；
3. 節(jié)點從區(qū)塊鏈獲取待驗證支付對應的默克爾樹哈希認證路徑；（這里找到了該交易對應的哈希值）
4. 根據哈希認證路徑，計算默克爾樹的根哈希值，將計算結果與本地區(qū)塊頭中的默克爾樹的根哈希值進行比較，定位到包含待驗證支付的區(qū)塊；（找到這個哈希值屬于哪個區(qū)塊）
5. 根據該區(qū)塊頭所處的位置，驗證該區(qū)塊的區(qū)塊頭是否已經包含在已知最長鏈中，確定該支付已經得到的確認數量，如果包含則證明支付真實有效。（證明本交易得到了6次確認）

簡單的講，其實SPV就做了兩件事：

1. 找到要驗證的這筆交易在哪個區(qū)塊；
2. 確定這個交易是否被6次確認過了。

如果驗證的這筆交易已經被6次確認過了，代表這筆交易已經被最長鏈承認了，則這筆交易是真實存在的。

五、總結

SPV對普通用戶一個很友好的支付驗證方式，可以幫助節(jié)省更多的硬件控件。但是凡事都有兩面性，這種方式有利也有弊。

SPV因為沒有保存全部區(qū)塊的節(jié)點信息，需要和其他節(jié)點配合才能進行驗證，所以SPV節(jié)點存在被誘導連入了一個虛假的網絡中的情況，存在被惡意攻擊的可能。

在絕大多數的實際情況中，具有良好連接的SPV節(jié)點是足夠安全的，它在資源需求、實用性和安全性之間維持恰當的平衡。當然，如果要保證萬無一失的安全性，最可靠的方法還是運行完整區(qū)塊鏈的節(jié)點。

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作者：liheng，區(qū)塊鏈探索者、互聯網產品經理，超級個體修煉中，只創(chuàng)作對用戶有價值的內容

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