比特币史话·84 | 压缩(2): 装到手机里

芝麻开门 | Gate.io双周报2020年9月第1期

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比特币史话·84 | 压缩(2): 装到手机里

(比特币全节点全球分布图。图片来源于网络)
前情回顾:
比特币史话·79 | 有容乃大(3): 现金而非信贷
比特币史话·80 | 有容乃大(4): SWIFT
比特币史话·81 | 有容乃大(5): 1比特币300万美元?
比特币史话·82 | 有容乃大(6): 二层支付网络
比特币史话·83 | 压缩(1): 默克尔树
正文:
当中本聪使用默克尔树而不是列表来组织交易数据之后,就可以把交易数据从区块链的链式结构中剥离出来,而只把默克尔树的树根,也称作“默克尔根”(Merkle root),“种在”区块链的区块头里,从而受到区块头中的工作量证明的保护和固定。整个比特币区块链的链式结构中的每一个区块的区块头,都种了一棵默克尔树。每一棵默克尔树的叶子上,都挂着一笔比特币交易。
这样一来,我们就可以把交易数据完全拿掉,只保留链式结构和一棵棵的默克尔树。这样的客户端就可以无需运行一个出块和记账的全节点,也可以验证付款。“他无法自行检查交易,但是通过把这笔交易关联到链的某个位置,他就能看到一个网络节点接受了这笔交易,在此之后新增的区块进一步确认网络已经接受了该交易。”中本聪在2008年比特币白皮书的第8小节中如此写道[1]。第8小节的题目叫做“简单支付验证”(SPV, Simplified Payment Verification)。
由于区块头的数据相比完整区块小了很多,甚至可以在移动设备比如智能手机上装下整个区块链。采用了简单支付验证技术的客户端也叫做SPV钱包,或者轻量级钱包。
在2008年11月3日的邮件里,中本聪解释说,“在网络变得很大之前,用户就可以安全地使用“简化支付验证”(第8节)来检查双重花费,这只需要拥有区块头的链,每天大约12KB。只有尝试铸币的人才需要运行网络节点。最初,大多数用户都将运行网络节点,但是随着网络的增长超过某个特定点,只会剩下拥有专用硬件机场(server farm)的专家才会运行(网络节点,即挖矿记账节点)。一个机场只需要在网络上有一个节点,而其余的节点则可通过局域网与该节点连接。”[2]
在2010年5月18日的论坛帖子中,中本聪进一步解释,“简单支付验证为轻量级客户端用户而生,这些客户端只做交易转账,既不挖矿也不参与到节点网络中。他们不需要下载区块,只需下载哈希链,哈希链当前约为2MB,验证速度非常快(验证整条链少于一秒钟)。如果网络变得非常大(例如超过100,000个节点),这就是我们将要采用的技术,用来允许普通用户进行交易,而无需成为全节点。到那个阶段,大多数用户应该开始运行只做客户端的软件,只有专业机场才能继续运行完整的网络节点,就像usenet新闻组网络的合并一样。”[3]
“该设计概述了不需要完整区块链的轻量级客户端。在设计文档中,它称为简化支付验证(SPV)。轻量级客户端可以发送和接收交易,只是不能创建区块。它不需要信任节点来验证付款,它仍然可以自己验证付款。”中本聪在2010年7月14日的论坛帖子中继续写道。
“我预计不会有超过10万个节点,可能更少。它将达到一个平衡,在该平衡下,不值得再有更多的节点加入。其余的将是轻量级客户端,可能有数百万。”中本聪对于比特币网络规模的估计,比特币用10年时间完成了1/10,达到了1万个左右的分散在全球各处的全节点。
中本聪继续写道,“在平衡大小下,许多节点将是具有一个或两个网络节点的机场,这些网络节点通过局域网为机场的其余部分投喂数据。”
【未完待续】(公众号:刘教链)

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