SPV是“Simplified Payment Verification”（簡單支付驗證）的縮寫。中本聰論文簡要地提及了這一概念，指出：不運行完全節點也可驗證支付，用戶隻需要保存所有的block header就可以了。

随着數字貨币交易量不斷擴大，存儲交易信息的區塊也逐漸龐大，而中本聰在比特币網絡中所設定的1M區塊限制，也就導緻了一個區塊中所能容納的交易數量極少，交易速度受限，也就導緻目前衆多人關于區塊鍊擴容問題提出各種不同的方案。

擴容勢必導緻區塊内存擴大，對于一些小型節點，在驗證交易支付時，需要将整個區塊鍊數據保存在本地硬件上，數據随着交易擴充而逐步擴大，占據大量存儲空間以及犧牲高額帶寬資源，為了驗證一筆交易的真實性而保存整個網絡信息，這是不合理的操作規則。

Merkle樹在SPV 中充當什麼角色？

SPV屬于區塊鍊當中支付驗證體系中的一種，是為了适應簡便、快速支付的驗證手段，它不需要下載新區塊所有數據，隻需要保存區塊頭部數據，這些數據保存在默克爾樹當中。

Merkle樹

Merkle樹是一種哈希二叉樹，它是一種用作快速歸納和校驗大規模數據完整性的數據結構。這種二叉樹包含加密哈希值。默克爾樹底部的樹葉是我們的交易數據，而每一個父節點是兩個子節點哈希值之和的哈希值。

也就是說，默克爾樹的葉子節點保存着交易數據信息，而節點之間通過哈希計算得到父節點哈希值，通過一層層往上層計算，最終會形成根節點，而這樣的“信息樹”構成了整個網絡的交易數據，由于節點都是哈希值，易于存儲以及驗證。

SPV驗證原理

驗證流程：

1、 計算待驗證支付的交易哈希值。

2、 節點從網絡中獲取所有區塊頭信息保存到本地。

3、 節點從區塊鍊獲取待驗證支付對于的默克爾樹哈希認證路徑。

4、 根據哈希認證數據，與保存在本地的默克爾樹比較，定位到包含本次交易的區塊。

5、 驗證該區塊頭信息包含在已知最長鍊當中。

6、 根據區塊頭位置，确認已經确認的确認數（比特币網絡确認一筆交易需要至少6次确認）。

簡單來講，就是比特币網絡裡的節點在打包一個區塊的時候，會對區塊裡所有的交易進行驗證，并且，一個交易還會得到6至7次的确認來确保交易最後的完成。正是如此，在使用簡單支付驗證時，隻要判斷出一個交易在主鍊上的某個區塊裡出現過，則可以證明該交易之前已被驗證過。

SPV屬于區塊鍊支付驗證，而不是交易驗證，它隻負責判斷該交易是否已經得到區塊鍊當中的節點共識驗證，并得到多少次确認。

SPV支付驗證優缺點

使用SPV簡單支付驗證，可以節省一大筆存儲空間，無論未來交易量有多大，它的block header保存的數據（哈希值）都是固定大小，80個字節，按照每小時6個的出塊速度，每年産出52560個區塊。當隻保存block header時，每年新增的存儲需求約為4兆字節，100年後累計的存儲需求僅為400兆，即便是最普通的終端硬件設備，也有将數據保存在本地的能力。

當然，這種簡單的支付驗證也帶來一定的弊端，攻擊者在P2P網絡當中交易，形成與該交易相同的輸入、輸出新交易，出現雙花問題，也即是“可鍛性攻擊”。 “交易可鍛性”指的是，比特币支付交易發出後、确認前可被修改（準确說是被僞造複制），用戶簽名過的信息不能更改。

為什麼會出現這種雙花問題？這需要回到整個交易流程來看，在橢圓曲線算法ECDSA當中，修改某個字節簽名也能使得簽名驗證成功。兩個不同的ID号進行交易（在規定時間内），第三方（支付方）由于發現兩筆相同交易而判斷交易失敗，此時用戶修改相應簽名信息（不包含主要簽名信息），形成兩筆不一樣的交易，第三方看到交易失敗而再次交易（事實上已經支付過了），則用戶能産生兩筆交易（收到兩份比特币）。

從交易信息發出到最終确認通常有約10分鐘的時間，事實上，僞造的交易信息産生于正品交易信息之後。由于挖礦程序的确認過程是一個随機的過程，後産生的僞造的交易信息可能首先通過确認，這時正品交易信息反而被認為是重複支付被丢棄。發送方看到自己發的正品交易沒通過校驗，誤以為支付失敗（其實已成功支付），再次發送交易，支付方就支付了多餘的币。

風險與效率權衡

在交易過程中，如果礦工聲稱存在這條交易，但其實并沒有，要想達成，它就必須僞造更多的交易，使得這些交易層層哈希以後得到的值，與你下載的區塊頭裡的哈希值是一樣的。但由于哈希的技術特性，改變後的數據要想和原始數據得出一樣的哈希值的可能性微乎其微。

理論上這種“可鍛性攻擊”風險會出現，但事實上要達成這種條件概率較低，并且在主流的交易平台都有着防範措施，隻對于一些輕錢包設定的場景下，會出現一定隐患，這就需要使用者在效率與風險中權衡利弊。

SPV有其自身絕對優勢，簡便、高效的驗證方法，相信後續通過對機制裡利益的平衡，利用技術手段避免風險出現，這種驗證方式會得到更多應用場景，畢竟，沒有人會想把與自身不相關的交易數據也下載到本地。

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