在上一期中我們學習了比特幣網路的內部結構，其中我們提到了SPV簡單支付驗證通過區塊頭進行交易驗證，這期我們將著重說明SPV簡單支付驗證這個概念。
一、節點的分類
比特幣網路中的節點是不一樣的，主要包括全節點、輕節點和SPV節點。
全節點是指維持包含全部交易信息的完整區塊鏈的節點。更加準確地說，這樣的節點應當被稱為完整區塊鏈節點。
在比特幣發展的早期，所有節點都是全節點，當前的比特幣核心客戶端也是完整區塊鏈節點。但隨著區塊鏈網路的數據的增多，出現了新型的節點。
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。對於這樣的設備，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塊鏈的情況下進行工作。這種類型的客端被稱為輕節點和SPV節點。
二、SPV節點和輕節點的區別
輕節點指的是：節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），但並不保存完整區塊鏈信息的技術。SPV的目標是驗證某個支付是否真實存在，並得到了多少個確認。
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。
輕節點的目標不僅是支付驗證，而且是用於管理節點自身的資產收入、支付等信息。比如：小明使用輕節點管理自身在區塊鏈的收入信息、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的最大區別是：
- 輕節點仍需下載每個新區塊的全部數據並進行解析，獲取並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節點不需要下載新區塊的全部數據，只需要保存區塊頭部信息即可。
雖然輕節點部分借鑒了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別
SPV節點進行的是區塊鏈支付驗證，而不是區塊鏈交易驗證。這兩種驗證方式存在很大的區別。
區塊鏈交易驗證的過程比較複雜，包括賬戶餘額驗證、雙重支付判斷等，通常由保存區塊鏈完整信息的區塊鏈驗證節點來完成。
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塊鏈節點共識驗證，並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節點是通過區塊頭進行支付驗證的，區塊頭中一般包括如下信息：前一區塊（也稱父區塊）的哈希值、區塊中交易默克爾樹的根哈希值、時間戳等，通過區塊的哈希值，可以識別出區塊鏈中的對應區塊。
區塊前後有序鏈接，每一個區塊都可以通過其區塊頭的「前一區塊的哈希值」欄位引用前一區塊。這樣把每個區塊均鏈接到各自前一區塊的哈希值序列，就創建了一條一直可以追溯到第一個區塊（創世區塊）的鏈條。
前一區塊的哈希值，可以確保區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塊中的所有交易的真實性。
當比特幣網路需要利用SPV進行簡單支付驗證時步驟如下：
- 計算待驗證支付的交易哈希值；
- 節點從區塊鏈網路上獲取並存儲最長鏈的所有區塊頭至本地；
- 節點從區塊鏈獲取待驗證支付對應的默克爾樹哈希認證路徑；（這裡找到了該交易對應的哈希值）
- 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塊；（找到這個哈希值屬於哪個區塊）
- 根據該區塊頭所處的位置，驗證該區塊的區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：
- 找到要驗證的這筆交易在哪個區塊；
- 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，可以幫助節省更多的硬體控制項。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塊的節點信息，需要和其他節點配合才能進行驗證，所以SPV節點存在被誘導連入了一個虛假的網路中的情況，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塊鏈的節點。
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作者：liheng，區塊鏈探索者、互聯網產品經理，超級個體修鍊中，只創作對用戶有價值的內容