大部分材料都会提到区块中保存了merkl【原创内容，转载请注明出处】转载请注明出处：www.tangshuang.nete根，并且利用它作交易真实性验证。但是具【作者：唐霜】未经授权，禁止复制转载。体如何作这个真实性验证，没有一篇文章可以本文版权归作者所有，未经授权不得转载。【作者：唐霜】通俗的讲出来。本文假设你已经知道区块链中【作者：唐霜】【访问 www.tangshuang.net 获取更多精彩内容】merkle tree的原理，现在想搞明本文作者：唐霜，转载请注明出处。转载请注明出处：www.tangshuang.net白具体怎么来实现交易真实性验证。

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Merkle Tree

这个小节简述一下merkle的原理，具体【转载请注明来源】【关注微信公众号：wwwtangshuangnet】详解会另外写文章，你关注我的文章即可。简【未经授权禁止转载】【版权所有，侵权必究】单说，merkle tree就是一个ha本文版权归作者所有，未经授权不得转载。【访问 www.tangshuang.net 获取更多精彩内容】sh二叉树，父节点是两个子节点的doub未经授权，禁止复制转载。【作者：唐霜】le sha256的结果，叶子节点就是交原创内容，盗版必究。【作者：唐霜】易的content的double sha著作权归作者所有，禁止商业用途转载。【转载请注明来源】256结果。

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上图中最下面那一层就是交易数据，每一个交【版权所有】唐霜 www.tangshuang.net未经授权，禁止复制转载。易都可以计算出一个hash，从而层层向上【作者：唐霜】原创内容，盗版必究。，得到merkle root。但是由于b【版权所有，侵权必究】【未经授权禁止转载】lockchain里面都merkle运算【原创不易，请尊重版权】【作者：唐霜】要求叶子节点是偶数，所以，当一个区块内包【未经授权禁止转载】转载请注明出处：www.tangshuang.net含当交易数量为奇数时，把最后一个交易复制原创内容，盗版必究。【作者：唐霜】一份，凑成偶数。

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最后就是把merkle root保存在区【本文受版权保护】【未经授权禁止转载】块头中，交易数据被保存在区块体中，其实中【未经授权禁止转载】【版权所有】唐霜 www.tangshuang.net间当那些hash并没有被保存，它们只是运【访问 www.tangshuang.net 获取更多精彩内容】【版权所有，侵权必究】算过程数据。

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SPV

为什么要搞这么复杂？直接把所有交易数据保【原创内容，转载请注明出处】未经授权，禁止复制转载。存起来了，要验证交易是否存在还不简单吗？本文版权归作者所有，未经授权不得转载。原创内容，盗版必究。之所以要这么干，是因为比特币发明之初，中【关注微信公众号：wwwtangshuangnet】【原创不易，请尊重版权】本聪想到有一种轻钱包的设计，这就是SPV原创内容，盗版必究。【访问 www.tangshuang.net 获取更多精彩内容】（简化支付验证，Simplified P【转载请注明来源】未经授权，禁止复制转载。ayment Verification）【原创内容，转载请注明出处】原创内容，盗版必究。。

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轻钱包并不保存完整的区块链，而是只保存每【未经授权禁止转载】【未经授权禁止转载】一个区块的区块头。区块体保存了完整的交易【本文受版权保护】本文作者：唐霜，转载请注明出处。信息，而交易信息需要的存储量大部分都是交【作者：唐霜】【原创内容，转载请注明出处】易头的千倍以上。所以，如果只保存交易头，【作者：唐霜】本文作者：唐霜，转载请注明出处。就可以极大的减少本地客户端存储的区块链信【原创不易，请尊重版权】著作权归作者所有，禁止商业用途转载。息。

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但是，不能因此让区块链无法工作啊。如果这原创内容，盗版必究。本文作者：唐霜，转载请注明出处。个时候轻钱包要对某一个交易进行验证，而本【本文首发于唐霜的博客】【关注微信公众号：wwwtangshuangnet】地又没有这个交易的信息，那怎么验证呢？这本文作者：唐霜，转载请注明出处。【关注微信公众号：wwwtangshuangnet】时，区块头里面的merkle root就未经授权，禁止复制转载。【关注微信公众号：wwwtangshuangnet】要起作用了。

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验证路径

在讲述轻钱包的验证过程之前，我们需要知道【原创内容，转载请注明出处】【版权所有，侵权必究】如何在merkle tree里面做验证。【作者：唐霜】【转载请注明来源】我们已知merkle tree里面父节点【本文受版权保护】本文版权归作者所有，未经授权不得转载。和子节点的运算关系，因此，当我们要证明一【访问 www.tangshuang.net 获取更多精彩内容】【原创内容，转载请注明出处】个叶子节点存在于这棵树时，只需要得到从该【访问 www.tangshuang.net 获取更多精彩内容】【版权所有，侵权必究】叶子节点到根的运算过程里面需要的那些ha【本文首发于唐霜的博客】本文版权归作者所有，未经授权不得转载。sh即可，并不需要所有叶子节点参与计算。

未经授权，禁止复制转载。【作者：唐霜】 【关注微信公众号：wwwtangshua本文作者：唐霜，转载请注明出处。本文作者：唐霜，转载请注明出处。ngnet】【原创不易，请尊重版权】未经授权，禁止复制转载。

你可能觉得有点奇怪，为什么不直接把所有的【关注微信公众号：wwwtangshuangnet】【原创内容，转载请注明出处】叶子节点告诉它就行了，你用所有叶子节点能未经授权，禁止复制转载。【访问 www.tangshuang.net 获取更多精彩内容】算出root hash就验证通过了。但事【访问 www.tangshuang.net 获取更多精彩内容】【访问 www.tangshuang.net 获取更多精彩内容】实就是这样，因为每一个父节点hash一定【本文受版权保护】【转载请注明来源】是由两个子节点hash运算得到，所以，我著作权归作者所有，禁止商业用途转载。本文版权归作者所有，未经授权不得转载。们只需要挑选出所有参与运算的节点，就可以【版权所有，侵权必究】【转载请注明来源】证明这个叶子节点存在于树中。这样可以减少【关注微信公众号：wwwtangshuangnet】未经授权，禁止复制转载。hash运算的次数。而这些被挑选出来的节【作者：唐霜】著作权归作者所有，禁止商业用途转载。点，以及它们之间的层级关系，就是验证路径著作权归作者所有，禁止商业用途转载。【本文受版权保护】，即上图中merkle root那个盒子本文作者：唐霜，转载请注明出处。【关注微信公众号：wwwtangshuangnet】下面的所有盒子。

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如何证明交易的真实性？

比特币网络中的交易，只有已经被记录到区块【本文首发于唐霜的博客】原创内容，盗版必究。链，并且已经得到6个确认的，才被认为是真【本文受版权保护】转载请注明出处：www.tangshuang.net实的，只有基于这些真实交易发起的新交易（【原创内容，转载请注明出处】本文作者：唐霜，转载请注明出处。输入与输出的概念），才是合法的。

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我们询问一个交易是否真实，往往基于以下前转载请注明出处：www.tangshuang.net本文作者：唐霜，转载请注明出处。提：

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• 我们在问一个交易是否已被记录到区块链中
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• 而且这个交易所在的区块链是最长的哪一条，转载请注明出处：www.tangshuang.net本文版权归作者所有，未经授权不得转载。没有在分叉链上
【转载请注明来源】【原创不易，请尊重版权】
• 当每个节点接收到一条交易广播时，我们要查【原创不易，请尊重版权】转载请注明出处：www.tangshuang.net询作为一笔新交易的输入的真实性
原创内容，盗版必究。【版权所有，侵权必究】本文作者：唐霜，转载请注明出处。本文版权归作者所有，未经授权不得转载。
• 矿工对交易进行打包之前，对所有的输入进行原创内容，盗版必究。【访问 www.tangshuang.net 获取更多精彩内容】真实性验证（在矿工接收到交易信息时就已经著作权归作者所有，禁止商业用途转载。未经授权，禁止复制转载。验证过了，打包的时候验证2000条交易信【版权所有】唐霜 www.tangshuang.net【原创不易，请尊重版权】息不可能）
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那么对于SPV轻钱包而言，怎么知道一个交原创内容，盗版必究。原创内容，盗版必究。易是否真实的呢？SPV拿到一个交易信息之本文版权归作者所有，未经授权不得转载。【版权所有】唐霜 www.tangshuang.net后（比如接收到一笔钱），并不能确认这个交【原创不易，请尊重版权】【关注微信公众号：wwwtangshuangnet】易是否合法，因此要对这个交易的输入进行验本文作者：唐霜，转载请注明出处。【本文首发于唐霜的博客】证。但是它只拿到了单个交易的信息，而没有原创内容，盗版必究。转载请注明出处：www.tangshuang.net本地的完整区块链数据，因此，SPV要拿着未经授权，禁止复制转载。未经授权，禁止复制转载。这个交易的信息向网络发起查询请求，这个请【原创不易，请尊重版权】【转载请注明来源】求被称为merkle block mes本文版权归作者所有，未经授权不得转载。未经授权，禁止复制转载。sage。当其他有完整区块链数据的客户端【作者：唐霜】【版权所有】唐霜 www.tangshuang.net收到这个请求之后，利用传过来的交易信息在【关注微信公众号：wwwtangshuangnet】【原创不易，请尊重版权】自己的区块链数据库中进行查询，并把验证路【原创不易，请尊重版权】【未经授权禁止转载】径返回给请求源，SPV拿到验证路径之后，【未经授权禁止转载】本文作者：唐霜，转载请注明出处。再做一次merkle校验，确认无误之后，本文作者：唐霜，转载请注明出处。【原创不易，请尊重版权】就认为这个交易是可信的。

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现在的问题是：

【本文受版权保护】转载请注明出处：www.tangshua未经授权，禁止复制转载。转载请注明出处：www.tangshuang.netng.net本文作者：唐霜，转载请注明出处。【原创不易，请尊重版权】

• 怎么从区块链里面查一个交易？
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• 怎么获取merkle验证路径？
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• 怎么确保网络上这个返回的验证路径不是伪造【原创不易，请尊重版权】原创内容，盗版必究。的？
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从区块链查交易

区块链的数据结构是离散的，比特币里面一个著作权归作者所有，禁止商业用途转载。本文作者：唐霜，转载请注明出处。区块被保存在一个文件里面，要得到一个交易未经授权，禁止复制转载。【未经授权禁止转载】的验证路径，必须得到这个交易所在的区块链【原创内容，转载请注明出处】【版权所有，侵权必究】。这是一个复制的查询过程，可能需要把所有【未经授权禁止转载】本文版权归作者所有，未经授权不得转载。的区块都遍历一遍才能找到。因此，bloc【未经授权禁止转载】【本文首发于唐霜的博客】kchain.info这样的网站孕育而生【关注微信公众号：wwwtangshuangnet】原创内容，盗版必究。，帮助你通过一个信息查这个信息在区块链上【关注微信公众号：wwwtangshuangnet】【本文首发于唐霜的博客】的所有相关记录。但是对于客户端而言，可没【未经授权禁止转载】【作者：唐霜】那么容易，它不能信任blockchain本文作者：唐霜，转载请注明出处。【作者：唐霜】.info这个网站，只能信任自己本地存储【原创不易，请尊重版权】【未经授权禁止转载】的区块链。所以，只能用比较合理的算法，去本文版权归作者所有，未经授权不得转载。【原创内容，转载请注明出处】优化交易查询。

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一种设计是，把每一个区块的数据结构修改为【版权所有】唐霜 www.tangshuang.net【版权所有，侵权必究】关系型数据库，通过关系型数据库，可以用s本文作者：唐霜，转载请注明出处。本文作者：唐霜，转载请注明出处。ql语句快速查询。但是，要遍历查询所有区【原创不易，请尊重版权】著作权归作者所有，禁止商业用途转载。块链，是比较浪费的。还有一种想法是，利用【本文首发于唐霜的博客】【版权所有，侵权必究】交易的时间戳来快速定位区块位置，在临近的【原创内容，转载请注明出处】原创内容，盗版必究。几个区块中快速找到它。

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如何获取merkle验证路径？

实际上，merkle的验证路径生成的前提【本文受版权保护】转载请注明出处：www.tangshuang.net是已经存在一棵完整的merkle树。市面著作权归作者所有，禁止商业用途转载。【关注微信公众号：wwwtangshuangnet】上有很多merkle树的实现包，有的包直【版权所有】唐霜 www.tangshuang.net原创内容，盗版必究。接给出来getProof的方法来获取某个转载请注明出处：www.tangshuang.net著作权归作者所有，禁止商业用途转载。叶子节点的验证路径。

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在客户端收到merkle block m原创内容，盗版必究。【版权所有】唐霜 www.tangshuang.netessage之后，要执行下面的步骤：

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1. 通过上述方法找到包含该交易的区块
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2. 检查该区块是否是整个网络中最长链条里面的
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3. 取出所有交易生成merkle tree，【关注微信公众号：wwwtangshuangnet】【关注微信公众号：wwwtangshuangnet】利用getProof方法得到该交易的验证【转载请注明来源】转载请注明出处：www.tangshuang.net路径
【未经授权禁止转载】【关注微信公众号：wwwtangshua【访问 www.tangshuang.net 获取更多精彩内容】【版权所有】唐霜 www.tangshuang.netngnet】【关注微信公众号：wwwtangshua【作者：唐霜】转载请注明出处：www.tangshuang.netngnet】
4. 将该验证路径发送回请求源
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SPV得到响应之后，要做如下验证：

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1. 同步区块链，确保是整个网络中最长的一条
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2. 先拿到merkle root去区块链中查本文版权归作者所有，未经授权不得转载。【原创不易，请尊重版权】找，确保该merkle root has未经授权，禁止复制转载。【版权所有】唐霜 www.tangshuang.neth是在链条中
【版权所有】唐霜 www.tangshu转载请注明出处：www.tangshuang.net转载请注明出处：www.tangshuang.netang.net原创内容，盗版必究。转载请注明出处：www.tangshua转载请注明出处：www.tangshuang.net【原创不易，请尊重版权】ng.net【关注微信公众号：wwwtangshua【版权所有】唐霜 www.tangshuang.net本文版权归作者所有，未经授权不得转载。ngnet】
3. 利用拿到的验证路径，再进行一次merkl著作权归作者所有，禁止商业用途转载。【关注微信公众号：wwwtangshuangnet】e校验，确保验证路径全部合法
未经授权，禁止复制转载。【未经授权禁止转载】【原创不易，请尊重版权】

为什么SPV还要再做一次merkle校验【转载请注明来源】本文作者：唐霜，转载请注明出处。呢？主要是为了确保响应方发送的验证路径的【版权所有】唐霜 www.tangshuang.net原创内容，盗版必究。有效性。

【关注微信公众号：wwwtangshua未经授权，禁止复制转载。【未经授权禁止转载】ngnet】【未经授权禁止转载】

确保验证路径的真实性

上面提到了SPV还要做一次merkle校【未经授权禁止转载】【版权所有，侵权必究】验，这也是“不信任”的表现之一。我们并不【原创不易，请尊重版权】转载请注明出处：www.tangshuang.net确保响应我们的节点不会作弊或欺诈，因此，【原创内容，转载请注明出处】【版权所有】唐霜 www.tangshuang.net我们要自己进行校验。但是，有没有可能虽然【未经授权禁止转载】未经授权，禁止复制转载。校验过程顺利，但是实际上校验路径是伪造的【作者：唐霜】【作者：唐霜】呢？

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我们来做一个假设：1）merkle ro未经授权，禁止复制转载。【原创不易，请尊重版权】ot为真；2）交易为假；3）路径中的ha【本文首发于唐霜的博客】【版权所有】唐霜 www.tangshuang.netsh可真可假。这个假设是否成立？

【本文首发于唐霜的博客】未经授权，禁止复制转载。【原创内容，转载请注明出处】

我们知道，不同字符串碰撞到同一个sha2著作权归作者所有，禁止商业用途转载。未经授权，禁止复制转载。56的概率极小，那么double sha著作权归作者所有，禁止商业用途转载。【关注微信公众号：wwwtangshuangnet】256的概率就是它的平方，而merkle著作权归作者所有，禁止商业用途转载。【未经授权禁止转载】 root是经过一层一层计算上来的，如果【版权所有】唐霜 www.tangshuang.net转载请注明出处：www.tangshuang.net一个区块只有一个（或2个）交易，那么就是本文版权归作者所有，未经授权不得转载。【本文受版权保护】double^(2+1) sha256，著作权归作者所有，禁止商业用途转载。本文版权归作者所有，未经授权不得转载。而如果是4个交易，就有double^(4【转载请注明来源】著作权归作者所有，禁止商业用途转载。 + 2 + 1) sha256，更何况著作权归作者所有，禁止商业用途转载。【未经授权禁止转载】一个区块有那么多交易，要经过merkle【原创不易，请尊重版权】【版权所有】唐霜 www.tangshuang.net运算得到一个相同的hash，几乎是不可能【原创内容，转载请注明出处】原创内容，盗版必究。的，因此，在merkle验证中用一个伪造【未经授权禁止转载】【本文首发于唐霜的博客】的交易hash来得到一个已知来merkl【版权所有】唐霜 www.tangshuang.net【本文受版权保护】e root是不可能的。

转载请注明出处：www.tangshua【作者：唐霜】【版权所有】唐霜 www.tangshuang.netng.net【版权所有】唐霜 www.tangshu【版权所有】唐霜 www.tangshuang.net【原创不易，请尊重版权】ang.net

如果还想更进一步校验，可以在区块头中存储【原创内容，转载请注明出处】【作者：唐霜】区块打包的交易的数量，这样就可以知道从交著作权归作者所有，禁止商业用途转载。【版权所有，侵权必究】易hash到merkle root需要经【版权所有】唐霜 www.tangshuang.net著作权归作者所有，禁止商业用途转载。过几层的运算。这也是一个检验点。

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小结

merkle tree被广泛运用于区块链【版权所有】唐霜 www.tangshuang.net本文版权归作者所有，未经授权不得转载。中，但并不是只有区块链使用它来进行校验。本文版权归作者所有，未经授权不得转载。【本文受版权保护】比如一些p2p下载，如迅雷，就需要把文件【转载请注明来源】【关注微信公众号：wwwtangshuangnet】分割为小块文件，每块都有一个hash，每原创内容，盗版必究。【版权所有】唐霜 www.tangshuang.net块从不同的网络节点下载，最后组成一个完整本文版权归作者所有，未经授权不得转载。本文作者：唐霜，转载请注明出处。的文件，但是也需要进行hash验证，它也本文作者：唐霜，转载请注明出处。转载请注明出处：www.tangshuang.net可以使用merkle来进行验证。merk本文版权归作者所有，未经授权不得转载。本文作者：唐霜，转载请注明出处。le tree也不一定是二叉树，可以是任本文版权归作者所有，未经授权不得转载。【关注微信公众号：wwwtangshuangnet】意树结构。而在以太坊中，merkle验证【本文受版权保护】著作权归作者所有，禁止商业用途转载。还不够用，增加了Patricia Tre【原创内容，转载请注明出处】【本文首发于唐霜的博客】e验证，合起来称为“Merkle Pat【版权所有，侵权必究】【版权所有，侵权必究】ricia Tree”。

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2018-03-07 65274