大部分材料都会提到区块中保存了merkl【版权所有】唐霜 www.tangshuang.net本文作者：唐霜，转载请注明出处。e根，并且利用它作交易真实性验证。但是具【版权所有】唐霜 www.tangshuang.net【访问 www.tangshuang.net 获取更多精彩内容】体如何作这个真实性验证，没有一篇文章可以原创内容，盗版必究。原创内容，盗版必究。通俗的讲出来。本文假设你已经知道区块链中未经授权，禁止复制转载。未经授权，禁止复制转载。merkle tree的原理，现在想搞明著作权归作者所有，禁止商业用途转载。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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这个小节简述一下merkle的原理，具体原创内容，盗版必究。本文版权归作者所有，未经授权不得转载。详解会另外写文章，你关注我的文章即可。简【版权所有，侵权必究】【原创不易，请尊重版权】单说，merkle tree就是一个ha转载请注明出处：www.tangshuang.net本文作者：唐霜，转载请注明出处。sh二叉树，父节点是两个子节点的doub原创内容，盗版必究。【原创不易，请尊重版权】le sha256的结果，叶子节点就是交未经授权，禁止复制转载。原创内容，盗版必究。易的content的double sha【本文受版权保护】【访问 www.tangshuang.net 获取更多精彩内容】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【转载请注明来源】【本文首发于唐霜的博客】易都可以计算出一个hash，从而层层向上未经授权，禁止复制转载。【未经授权禁止转载】，得到merkle root。但是由于b著作权归作者所有，禁止商业用途转载。【本文首发于唐霜的博客】lockchain里面都merkle运算【未经授权禁止转载】【访问 www.tangshuang.net 获取更多精彩内容】要求叶子节点是偶数，所以，当一个区块内包【原创内容，转载请注明出处】著作权归作者所有，禁止商业用途转载。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。原创内容，盗版必究。一份，凑成偶数。

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最后就是把merkle root保存在区原创内容，盗版必究。【版权所有】唐霜 www.tangshuang.net块头中，交易数据被保存在区块体中，其实中【关注微信公众号：wwwtangshuangnet】原创内容，盗版必究。间当那些hash并没有被保存，它们只是运【转载请注明来源】【未经授权禁止转载】算过程数据。

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SPV【原创内容，转载请注明出处】

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为什么要搞这么复杂？直接把所有交易数据保【原创不易，请尊重版权】【未经授权禁止转载】存起来了，要验证交易是否存在还不简单吗？【版权所有，侵权必究】【作者：唐霜】之所以要这么干，是因为比特币发明之初，中【原创不易，请尊重版权】【本文首发于唐霜的博客】本聪想到有一种轻钱包的设计，这就是SPV本文作者：唐霜，转载请注明出处。【版权所有，侵权必究】（简化支付验证，Simplified P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。ayment Verification）【原创内容，转载请注明出处】转载请注明出处：www.tangshuang.net。

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轻钱包并不保存完整的区块链，而是只保存每本文作者：唐霜，转载请注明出处。未经授权，禁止复制转载。一个区块的区块头。区块体保存了完整的交易原创内容，盗版必究。【关注微信公众号：wwwtangshuangnet】信息，而交易信息需要的存储量大部分都是交【本文受版权保护】【关注微信公众号：wwwtangshuangnet】易头的千倍以上。所以，如果只保存交易头，本文版权归作者所有，未经授权不得转载。著作权归作者所有，禁止商业用途转载。就可以极大的减少本地客户端存储的区块链信【关注微信公众号：wwwtangshuangnet】【转载请注明来源】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。未经授权，禁止复制转载。个时候轻钱包要对某一个交易进行验证，而本著作权归作者所有，禁止商业用途转载。转载请注明出处：www.tangshuang.net地又没有这个交易的信息，那怎么验证呢？这转载请注明出处：www.tangshuang.net本文作者：唐霜，转载请注明出处。时，区块头里面的merkle root就原创内容，盗版必究。【本文首发于唐霜的博客】要起作用了。

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验证路径【版权所有】唐霜 www.tangshuang.net

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在讲述轻钱包的验证过程之前，我们需要知道【关注微信公众号：wwwtangshuangnet】【本文首发于唐霜的博客】如何在merkle tree里面做验证。【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。我们已知merkle tree里面父节点【本文受版权保护】【本文受版权保护】和子节点的运算关系，因此，当我们要证明一未经授权，禁止复制转载。【转载请注明来源】个叶子节点存在于这棵树时，只需要得到从该【版权所有】唐霜 www.tangshuang.net【原创不易，请尊重版权】叶子节点到根的运算过程里面需要的那些ha【原创不易，请尊重版权】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。

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你可能觉得有点奇怪，为什么不直接把所有的【版权所有，侵权必究】【本文首发于唐霜的博客】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。本文版权归作者所有，未经授权不得转载。算出root hash就验证通过了。但事【未经授权禁止转载】【版权所有，侵权必究】实就是这样，因为每一个父节点hash一定原创内容，盗版必究。著作权归作者所有，禁止商业用途转载。是由两个子节点hash运算得到，所以，我【未经授权禁止转载】【未经授权禁止转载】们只需要挑选出所有参与运算的节点，就可以著作权归作者所有，禁止商业用途转载。【本文受版权保护】证明这个叶子节点存在于树中。这样可以减少【版权所有，侵权必究】本文作者：唐霜，转载请注明出处。hash运算的次数。而这些被挑选出来的节转载请注明出处：www.tangshuang.net【本文首发于唐霜的博客】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。【关注微信公众号：wwwtangshuangnet】，即上图中merkle root那个盒子【转载请注明来源】【原创不易，请尊重版权】下面的所有盒子。

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如何证明交易的真实性？【未经授权禁止转载】

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比特币网络中的交易，只有已经被记录到区块【访问 www.tangshuang.net 获取更多精彩内容】【原创不易，请尊重版权】链，并且已经得到6个确认的，才被认为是真未经授权，禁止复制转载。【原创不易，请尊重版权】实的，只有基于这些真实交易发起的新交易（【版权所有】唐霜 www.tangshuang.net原创内容，盗版必究。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【关注微信公众号：wwwtangshuangnet】【原创不易，请尊重版权】提：

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

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现在的问题是：【原创内容，转载请注明出处】

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• 怎么从区块链里面查一个交易？本文作者：唐霜，转载请注明出处。
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• 怎么获取merkle验证路径？【原创不易，请尊重版权】
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• 怎么确保网络上这个返回的验证路径不是伪造【关注微信公众号：wwwtangshuangnet】本文作者：唐霜，转载请注明出处。的？
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从区块链查交易本文作者：唐霜，转载请注明出处。

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区块链的数据结构是离散的，比特币里面一个【版权所有，侵权必究】原创内容，盗版必究。区块被保存在一个文件里面，要得到一个交易【转载请注明来源】【原创内容，转载请注明出处】的验证路径，必须得到这个交易所在的区块链转载请注明出处：www.tangshuang.net原创内容，盗版必究。。这是一个复制的查询过程，可能需要把所有【版权所有，侵权必究】本文作者：唐霜，转载请注明出处。的区块都遍历一遍才能找到。因此，bloc未经授权，禁止复制转载。本文版权归作者所有，未经授权不得转载。kchain.info这样的网站孕育而生【原创不易，请尊重版权】【本文首发于唐霜的博客】，帮助你通过一个信息查这个信息在区块链上【版权所有】唐霜 www.tangshuang.net【版权所有，侵权必究】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】【未经授权禁止转载】那么容易，它不能信任blockchain【版权所有】唐霜 www.tangshuang.net【版权所有，侵权必究】.info这个网站，只能信任自己本地存储本文作者：唐霜，转载请注明出处。转载请注明出处：www.tangshuang.net的区块链。所以，只能用比较合理的算法，去【原创内容，转载请注明出处】本文作者：唐霜，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【作者：唐霜】本文版权归作者所有，未经授权不得转载。关系型数据库，通过关系型数据库，可以用s本文版权归作者所有，未经授权不得转载。【作者：唐霜】ql语句快速查询。但是，要遍历查询所有区【原创内容，转载请注明出处】本文作者：唐霜，转载请注明出处。块链，是比较浪费的。还有一种想法是，利用【未经授权禁止转载】【版权所有】唐霜 www.tangshuang.net交易的时间戳来快速定位区块位置，在临近的【版权所有，侵权必究】【版权所有】唐霜 www.tangshuang.net几个区块中快速找到它。

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如何获取merkle验证路径？转载请注明出处：www.tangshuang.net

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实际上，merkle的验证路径生成的前提【本文首发于唐霜的博客】【版权所有】唐霜 www.tangshuang.net是已经存在一棵完整的merkle树。市面【版权所有，侵权必究】本文版权归作者所有，未经授权不得转载。上有很多merkle树的实现包，有的包直原创内容，盗版必究。著作权归作者所有，禁止商业用途转载。接给出来getProof的方法来获取某个原创内容，盗版必究。转载请注明出处：www.tangshuang.net叶子节点的验证路径。

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在客户端收到merkle block m【作者：唐霜】转载请注明出处：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【作者：唐霜】
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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，【转载请注明来源】本文作者：唐霜，转载请注明出处。利用getProof方法得到该交易的验证【转载请注明来源】【转载请注明来源】路径
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4. 将该验证路径发送回请求源【访问 www.tangshuang.net 获取更多精彩内容】
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SPV得到响应之后，要做如下验证：著作权归作者所有，禁止商业用途转载。

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1. 同步区块链，确保是整个网络中最长的一条【关注微信公众号：wwwtangshuangnet】
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2. 先拿到merkle root去区块链中查原创内容，盗版必究。著作权归作者所有，禁止商业用途转载。找，确保该merkle root has【转载请注明来源】【版权所有】唐霜 www.tangshuang.neth是在链条中
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3. 利用拿到的验证路径，再进行一次merkl本文版权归作者所有，未经授权不得转载。【作者：唐霜】e校验，确保验证路径全部合法
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为什么SPV还要再做一次merkle校验【本文首发于唐霜的博客】【未经授权禁止转载】呢？主要是为了确保响应方发送的验证路径的【原创不易，请尊重版权】【未经授权禁止转载】有效性。

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确保验证路径的真实性【未经授权禁止转载】

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上面提到了SPV还要做一次merkle校原创内容，盗版必究。著作权归作者所有，禁止商业用途转载。验，这也是“不信任”的表现之一。我们并不【版权所有，侵权必究】【原创内容，转载请注明出处】确保响应我们的节点不会作弊或欺诈，因此，未经授权，禁止复制转载。【版权所有】唐霜 www.tangshuang.net我们要自己进行校验。但是，有没有可能虽然本文版权归作者所有，未经授权不得转载。【未经授权禁止转载】校验过程顺利，但是实际上校验路径是伪造的【访问 www.tangshuang.net 获取更多精彩内容】【未经授权禁止转载】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。本文版权归作者所有，未经授权不得转载。ot为真；2）交易为假；3）路径中的ha未经授权，禁止复制转载。【原创不易，请尊重版权】sh可真可假。这个假设是否成立？

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我们知道，不同字符串碰撞到同一个sha2【原创内容，转载请注明出处】【访问 www.tangshuang.net 获取更多精彩内容】56的概率极小，那么double sha【作者：唐霜】本文版权归作者所有，未经授权不得转载。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。转载请注明出处：www.tangshuang.net root是经过一层一层计算上来的，如果【原创内容，转载请注明出处】【版权所有，侵权必究】一个区块只有一个（或2个）交易，那么就是本文作者：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。double^(2+1) sha256，【关注微信公众号：wwwtangshuangnet】转载请注明出处：www.tangshuang.net而如果是4个交易，就有double^(4【原创不易，请尊重版权】【作者：唐霜】 + 2 + 1) sha256，更何况本文作者：唐霜，转载请注明出处。转载请注明出处：www.tangshuang.net一个区块有那么多交易，要经过merkle转载请注明出处：www.tangshuang.net【未经授权禁止转载】运算得到一个相同的hash，几乎是不可能原创内容，盗版必究。本文作者：唐霜，转载请注明出处。的，因此，在merkle验证中用一个伪造转载请注明出处：www.tangshuang.net【作者：唐霜】的交易hash来得到一个已知来merkl【版权所有】唐霜 www.tangshuang.net【转载请注明来源】e root是不可能的。

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如果还想更进一步校验，可以在区块头中存储【版权所有，侵权必究】未经授权，禁止复制转载。区块打包的交易的数量，这样就可以知道从交【关注微信公众号：wwwtangshuangnet】本文版权归作者所有，未经授权不得转载。易hash到merkle root需要经【本文受版权保护】【版权所有，侵权必究】过几层的运算。这也是一个检验点。

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merkle tree被广泛运用于区块链原创内容，盗版必究。未经授权，禁止复制转载。中，但并不是只有区块链使用它来进行校验。【转载请注明来源】【访问 www.tangshuang.net 获取更多精彩内容】比如一些p2p下载，如迅雷，就需要把文件【原创内容，转载请注明出处】【转载请注明来源】分割为小块文件，每块都有一个hash，每【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。块从不同的网络节点下载，最后组成一个完整【关注微信公众号：wwwtangshuangnet】【关注微信公众号：wwwtangshuangnet】的文件，但是也需要进行hash验证，它也【关注微信公众号：wwwtangshuangnet】【转载请注明来源】可以使用merkle来进行验证。merk未经授权，禁止复制转载。未经授权，禁止复制转载。le tree也不一定是二叉树，可以是任未经授权，禁止复制转载。【未经授权禁止转载】意树结构。而在以太坊中，merkle验证著作权归作者所有，禁止商业用途转载。未经授权，禁止复制转载。还不够用，增加了Patricia Tre【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。e验证，合起来称为“Merkle Pat【作者：唐霜】著作权归作者所有，禁止商业用途转载。ricia Tree”。

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2018-03-07 64429