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你去楼下的便利店买牛肉干，扫码付款后，老板点头微笑，双手把牛肉干捧给你，因为他手机响起一个温柔的声音：支付宝到账15元。
但如果没听到这句话，即使看到你手机上付款成功的页面，老板也会心有不安，这是为什么？
他要验证这笔支付是否已被确认。
老板心里没底，直到支付宝开口，才敢向你点头。这是中心化支付系统的确认逻辑：以中心记录为准。
可如果用去中心化的货币支付，你钱包显示已付款，老板要如何确认已到账呢？要知道，他面对的可是一个被不可信节点包围的世界。
如果他确认不了，你就吃不到牛肉干。而且，老板可不想把确认过程弄复杂，比如下载几百GB的交易记录。
因此，在去中心化的货币系统里，每次确认支付前都拦着两排铁丝网：
一是安全：如何应对恶意节点骗人？
二是便利：便利店老板不会容忍不便利的事。
看似无解，但SPV能做到。
SPV（Simplified Payment Verification，SPV）即简单支付验证，是一种即使没有完整交易记录，也能便捷、安全地验证支付的方法。
不用下载全部区块（几百GB），只需下载全部区块头（约40MB），就能轻松验证所有支付。真的吗？
现在看来是真的，因为比特币已正常运行了9年多。
区块头是区块的身份信息，内含一个特殊哈希值——默克尔树根（Merkle Tree Root）。
还记得某人给你的1.5个比特币么？记账员（矿工）在记录时算出每个交易的哈希值（红框）如图2-5所示：
图2-5
矿工把区块内所有交易（约1000—2000笔）的哈希值一字排开，让他们两两牵手，每对交易哈希值牵手后再算出新哈希值（如图2-6左侧框H A 与H B 两个哈希值叠加算出H AB ）。矿工验证、记录和整理交易的过程称为“打包”。
图2-6
往上叠加哈希值，直到顶点就完成打包过程。叠加完就是默克尔树，树的顶点就是默克尔树根。真实的默克尔树宽很多，因为2000多笔交易实在没办法横在这页纸上，所以这里只用16笔交易举例。
默克尔树根有一个神奇之处：仅仅一个哈希值，就蕴含该区块内所有交易验证信息。
请注意：是交易验证信息，而不是交易信息。要查询具体的交易信息，你得下载全节点区块数据；但验证一笔交易是否被记录，下载区块头数据已足够，因为有简单支付验证（SPV）方法。
那SPV如何验证交易是否存在呢？
首先明确两个前提：
第一，每笔交易都有标准格式，包括输出地址、输入地址和交易金额等，因此交易一旦发生，该交易哈希值瞬间产生（假设为H k ，见图2-7）。
第二，如果交易被矿工打包过，拥有全部交易数据的节点（称为“全节点”，full node）必然有整棵默克尔树。
图2-7是一个简单支付验证（SPV）的过程。
第一步：老板的钱包软件把哈希值（H K ）交给邻近的全数据节点去验证。
第二步：全节点反馈老板钱包为图2-7所示的H ABCDEFGH 、H MNOP 、H IJ 、H 2 的哈希值。
图2-7
第三步：老板的钱包经过4步哈希计算：
·Hash(H K ,H L )
·Hash(H IJ ,H KL )
·Hash(H IJKL ,H MNOP )
·Hash(H ABCDEFGH ,H IJKLMNOP )
即沿图虚线框路径，老板的钱包最终得出哈希值H ABCDEFGHIJKLMNOP 。
第四步：将H ABCDEFGHIJKLMNOP 与自己钱包里下载好的默克尔树根进行对比，若一致就能确认这笔交易存在。
即使有2048笔交易，最多也只需做11次哈希计算，因为log 2 (2048)=11。看到公式先别头疼，这是“2的11次方等于2048”的逆运算表达式。
总之，即使一个区块中交易再多，也没什么了不起的，十来次就能完成验证，不信你算算log 2 (65536)=16。也就是说：就算一个包里有6.5万笔交易，16次哈希计算也就完成验证了。
你还记得吗？每次哈希计算只要0.01秒，因此很便捷，验证过程最多花费0.2秒。
另外，SPV方法能看到有多少区块确认过此交易，如果被超过6个区块确认，则可视为绝对可靠。
因此， 仅用一个哈希值，就能快速、准确地验证该区块内的所有交易。
另外，区块头数据量极小。每个区块头仅80个字节，每年增加4M存储空间，积累100年也就400M，不过半部小电影。
便利性很好，但安全问题如何解决呢？例如，遇到意图抹掉自己已支付记录的恶意节点，怎么办？
仅仅80个字节的默克尔树根，能快速验证支付就算了，为什么还能把恶意节点的攻击全部挡在外面？
答案十分简单：算力上的不可能。
默克尔树根类似于数字签名：公开，但无法伪造。准确地说，伪造需要极大的算力，你可以把“极大”二字理解为人类现有总算力的一万亿倍，量子计算机登场也徒劳。
可是， 如果全网真的被一个强大的恶意算力控制，那将变得很脆弱。 这是比特币理论上最明显的软肋，中本聪在白皮书里坦言：
网络节点能自行确认交易，攻击者如果保持算力优势，SPV方法会被攻击者的虚假交易欺骗。
你一定能想象中本聪写这句话的时候表情是忧郁的，如果去中心化系统被恶意节点侵占，SPV会不堪一击，但他给出了一个解决方案：
可行的策略就是，一旦节点发现非法区块，就立刻发出警报，收到警报的用户立刻开始下载完整交易信息和被警告有问题的交易，以判定信息是否一致。
想想吧，一旦发现恶意节点，你的手机钱包会马上从其他正常节点下载数据，自保防骗，这是帮助比特币维持生命的应激反应，就像我们人类遇到危险、惊吓或其他刺激会肌肉充血一样，人类这样的生理特征帮助我们的基因绵延至今。
比特币以此立命，至今安生。
比特币有个缺陷：确认速度慢——10分钟左右产生1个区块，6个区块都确认后才能确保交易安全。
如果你肚子很饿，却用比特币买牛肉干，那解决不了问题，因为交易确认需要一小时，如果遇到交易拥堵，七八天都未必能确认。
解决方案是提高手续费，就像滴滴在高峰期提价叫车一样，手续费是驱动矿工帮你记账的动力。但在每笔交易手续费已相当于百元人民币的今天，拿比特币去超市买一包15块钱的牛肉干显然是不划算的。
比特币远不完美，也经常遭受非议，但这丝毫不影响它在人们心中的地位一路飙升。因为它用一串前人从未想过的理念，在人类历史上首次用技术手段保证价值在互联网上自由流动，对此，SPV功不可没。
如果没有SPV，去中心化网络不可能普及。毕竟有多少人喜欢没事背个全节点完整数据包出门溜达呢？
因此，确认速度慢就慢点吧，瑕不掩瑜。