不是所有節(jié)點都有能力存儲完整區(qū)塊鏈。很多比特幣客戶端是用來在空間、性能均有限的設(shè)備上運行的，比如在智能電話、平板電腦或嵌入式系統(tǒng)上運行。對于這些設(shè)備來說，SPV方法可以保證它們在不保存全量區(qū)塊鏈的情況下也能正常運行。這些類型的客戶端被稱為SPV客戶端或者輕量級客戶端。隨著比特幣的應(yīng)用越來越廣泛，SPV節(jié)點已逐漸成為比特幣節(jié)點的最常見形式，尤其是比特幣錢包。

SPV節(jié)點只需要下載區(qū)塊頭，而不用下載每個區(qū)塊中的交易。這種不帶交易的區(qū)塊鏈，其大小要比完全區(qū)塊鏈小1000倍。SPV節(jié)點不能全景展示所有可花費UTXO的完整視圖，因為它們并不了解網(wǎng)絡(luò)上的所有交易。SPV節(jié)點使用一套稍有不同的方法驗證交易，這種方法依賴對等節(jié)點按需提供相關(guān)區(qū)塊鏈的局部視圖。

作為類比，完全節(jié)點就像一個處在陌生城市但帶了一張包含所有街道、所有地址的詳細地圖的游客，而SPV節(jié)點就像另一個同在陌生城市的游客，但他只知道一條主干道，通過隨機詢問陌生人來進行路線規(guī)劃。雖然兩個游客都能通過實地考察驗證街道是否存在，但沒有地圖的游客不知道每條小巷中有些什么，也不知道附近還有其他什么街道。站在教堂街23號前，沒有地圖的游客無法知道這個城市是否還有其他“教堂街23號”的地址，也不知道這個地方是不是就是自己要找的那個。對于沒有地圖的游客來說，最好的辦法就是詢問足夠多的人，并希望不會遭到搶劫。

簡化支付驗證通過引用交易在區(qū)塊鏈中的深度（depth）而不是它們的高度（height）來驗證交易。完全區(qū)塊鏈節(jié)點則創(chuàng)建一條完整的、驗證過的區(qū)塊鏈，這條鏈由區(qū)塊和交易組成，并按時間倒序一直延伸到創(chuàng)世區(qū)塊。一個SPV節(jié)點會驗證所有區(qū)塊的鏈（但不是所有的交易），并且把鏈和有關(guān)感興趣的交易進行關(guān)聯(lián)。

比如，當檢查區(qū)塊300000中的某個交易時，完全節(jié)點將300000個區(qū)塊連接在一起，直到創(chuàng)世區(qū)塊，由此構(gòu)建了一個完整的UTXO數(shù)據(jù)庫，通過驗證UTXO未被花費，來確定交易的有效性。SPV節(jié)點無法確定UTXO是否已被花費，不能直接判斷UTXO的有效性，因此SPV節(jié)點采用的驗證方法不同。首先，利用墨克爾路徑（merkle path）（參見第7章中“默克爾樹”）建立交易和包含這筆交易的區(qū)塊間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。然后，SPV節(jié)點一直等到序號從300001到300006的6個區(qū)塊堆疊在該交易所在的區(qū)塊之上，并通過確定交易的深度是在第300006區(qū)塊到第300001區(qū)塊之下，來驗證交易的有效性。事實上，網(wǎng)絡(luò)上的其他節(jié)點接受了區(qū)塊300000，并在其上創(chuàng)建了額外的6個區(qū)塊，根據(jù)代理協(xié)議，就可以證明交易不是一個雙重支付交易。

當交易不存在時，SPV節(jié)點不會誤認為交易在區(qū)塊中存在。它通過請求默克爾路徑證明，驗證區(qū)塊鏈中的工作量證明來確保交易存在于區(qū)塊中。但是，交易存在性可以對SPV節(jié)點進行“隱藏”。SPV節(jié)點可以明確證明交易的存在性，但無法驗證一個交易（比如同一個UTXO的雙重支付交易）是不存在的，因為這類節(jié)點沒有保存全部交易的記錄。這個弱點可被用于針對SPV節(jié)點的拒絕服務(wù)攻擊或雙重支付攻擊。為了防范這類攻擊，SPV節(jié)點需要隨機連接幾個節(jié)點，以確保至少與一個誠實節(jié)點保持聯(lián)系。這種隨機連接需求意味著，當SPV節(jié)點只到虛假節(jié)點或虛假網(wǎng)絡(luò)的連接，而沒有到誠實節(jié)點或真實比特幣網(wǎng)絡(luò)的連接時，它們?nèi)匀皇蔷W(wǎng)絡(luò)分區(qū)攻擊或女巫攻擊的脆弱環(huán)節(jié)。

對于大多數(shù)實際應(yīng)用來說，只要能確保與網(wǎng)絡(luò)保持良好連接，SPV節(jié)點就是足夠安全的，這很好地平衡了資源、實用性和安全性的需求。若需要保證絕對安全性，那就只能選用完全區(qū)塊鏈節(jié)點，完全節(jié)點相比SPV節(jié)點要更加安全。

完全區(qū)塊鏈節(jié)點通過檢查區(qū)塊鏈中交易所在區(qū)塊以下的所有區(qū)塊來驗證交易，確保UTXO尚未被使用，SPV節(jié)點則通過計算交易所在區(qū)塊之上的區(qū)塊數(shù)量，來檢查交易被埋了多深。

為了獲取區(qū)塊頭，SPV節(jié)點使用getheaders請求消息來取代getblocks消息。收到請求的對等節(jié)點使用headers消息發(fā)送區(qū)塊頭，一次最多發(fā)送2000個區(qū)塊頭。這與完全節(jié)點獲取完全區(qū)塊的過程是一樣的。SPV節(jié)點在與對等節(jié)點連接的鏈路上設(shè)置一個過濾器，過濾對等節(jié)點發(fā)送來的區(qū)塊和交易數(shù)據(jù)流。對于感興趣的交易，則使用getdata請求進行獲取。對等節(jié)點生成一個包含交易的tx消息作為應(yīng)答。圖6.7展示了區(qū)塊頭的同步過程。

圖6.7　SPV節(jié)點同步區(qū)塊頭

因為SPV節(jié)點需要獲取特定的交易以有選擇地驗證交易，這就給隱私帶來了威脅。不像完全區(qū)塊鏈節(jié)點收集每個區(qū)塊中的所有交易，SPV節(jié)點對特定數(shù)據(jù)的請求，會無意中泄露它們錢包中的地址。比如，第三方通過持續(xù)監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)，就可以跟蹤一個SPV節(jié)點錢包發(fā)送的所有交易請求，從而將這些請求與用戶錢包的比特幣地址進行關(guān)聯(lián)，達到侵犯用戶隱私的目的。

SPV節(jié)點被引入不久，開發(fā)者又新增了一個叫作布隆過濾器（bloom filters）的功能，用以處理SPV節(jié)點的隱私問題。布隆過濾器通過概率而不是固定匹配模式的機制，使SPV節(jié)點可以接收交易子集而不用暴露確切的感興趣地址。