简单支付验证-SPV

     SPV的来源
     在比特币整个生态圈里,大部分都是普通用户,即只有基本的比特币投资及消费支付需要的用户,他们可能没有矿机,没有高端配置的电脑,那么他们是否也要运行一个全节点程序呢?要知道,现在官方显示的结果,比特币所有区块数据目前在120G左右,而且还是持续增长中。
    中本聪曾在比特币白皮书里提到,“不运行全节点也可以验证支付,用户只需要保存所有的区块头(Block Header)就可以了。用户虽然不能自己验证交易,但如果能够从区块链的某处找到相符的交易,他就可以知道网络已经认可了这笔交易,而且得到了网络的多个确认。
    他提到的这个方案就是SPV,简单支付验证。

    两种验证
    区块链支付验证与区块链交易验证的区别。SPV指的是区块链支付验证,而不是区块链交易验证。这两种验证方式存在很大的区别。区块链交易验证的过程比较复杂,包括账户余额验证、双重支付判断等,通常由保存区块链完整信息的区块链验证节点来完成。而支付验证的过程比较简单,只是判断该笔支付交易是否已经得到了区块链节点共识验证,并得到了多少的确认数即可。
没有SPV节点时,是如何验证的呢?

     如何验证

对比一下全节点和SPV节点的区别:
  存储数据 存储数据的大小 UTXO数据库 验证方法
全节点 全部区块 N*1M 未花费UTXO 参考交易在区块链中的高度来验证
SPV 全部区块头 N*80byte 通过参考交易在区块链中的深度来证明
全节点的验证方法, 一个 全节点 ,想要检查123号区块中的某个交易,你就要把从这个区块开始一直追溯到创世区块的123个区块全部连接起来,然后建立一个完整的utxo数据库,通过确认该utxo是否还未被支付来证实交易的有效性。

区块链节点利用SPV对支付进行验证的工作原理如下:
①计算待验证支付的交易哈希值;
②节点从区块链网络上获取并存储最长链的所有区块头至本地;
③节点从区块链获取待验证支付对应的默克尔树哈希认证路径;
④根据哈希认证路径,计算默克尔树的根哈希值,将计算结果与本地区块头中的默克尔树的根哈希值进行比较,定位到包含待验证支付的区块;
⑤验证该区块的区块头是否已经包含在已知最长链中,如果包含则证明支付真实有效;
⑥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。

    上述第三部中,SPV在实现上涉及到一个问题,如何才能通过交易特征值(比如tx_hash)来定位到该支付交易所在的区块?原有协议中,可以通过getheaders命令来获取block headers,可以通过getdata命令支持获取指定的block, 但不支持通过tx_hash反向查找所在的block。为了定位block,客户端往往不得不下载整个区块链。
    比特币提供了一种叫做布隆过滤器(Bloom filter)的功能,节点会在通信链路上建立一个这样的过滤器,限制只接受含有目标地址的交易,从而能过滤掉大量不相关的数据,减少客户端不必要的下载量。

安全性
     spv由于没有全部的交易记录,不能验证某个交易不存在,这个漏洞会被针对spv节点的 拒绝服务 或者 双重支付攻击 利用。

    spv节点需要随机链接多个节点,增加与至少一个可靠节点相连接的概率,但是这种随机链接的需求也会容易受到网络分区和sybil攻击。

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