第0章 引言
前面三篇文章介绍了什么是UTXO、（full node里）UTXO证明的设计和各种节点如何参与UTXO证明，本文讲SPV钱包如何使用UTXO证明。
第1章 交易验证和支付验证
如何验证一笔交易是不是双花，钱包如何判断你收的币是不是假的，这是比特币（包括BTC和BCH）的首要设计目标。比特币白皮书分别在第2章和第8章提供了两种验证双花的机制——交易验证和支付验证。
交易验证是完整区块链节点（full node）才能做到的，主要涉及验证是不是有足够的UTXO，是否存在双花，判断解锁脚本等。一个交易验证主要要完整这些任务：
0前提：区块链节点收到一笔交易，区块链节点同步好所有区块并在本地构造出UTXO集。
1节点会遍历所有UTXO集，定位到这笔交易输入所在的区块高度，以此来查这笔交易是否有足够的未花费输出（UTXO）；
2节点要依次查难此高度后面所有的交易，以此保证这笔UTXO不存在双花；
3节点要验证这笔交易的解锁脚本是不是对的，以此验证交易的输入是不是被合法私钥解锁的；
4节点要验证这笔交易的锁定脚本是不是对的，以此验证交易会不会发到非法的地址上。
交易验证过程是非常复杂的，各种细节，包括要查交易是不是coinbase交易；交易大小是不是小于100K；交易里的指令是不是少于2万个；交易各个字段是不是合规……。而且各种交易格式，如p2pkh，p2sh，等，又有各自的验证规则，复杂死了，没有一天的功夫，估计没人能读完交易验证那一块代码。
绝大多数用户一般不会运行一个完整区块链节点，而是使用一个手机安装一个轻钱包。这一类轻钱包无法实现交易验证功能，它们要确认自己收的交易是不是假的需要使用的是支付验证。轻钱包叫SPV钱包，英文是Simplified Payment Verification，简化支付确认，这是中本聪白皮书里第8章描述的。
但支付验证就要简单很多。支付验证是为SPV钱包设计的，支付验证的目标是为了让SPV钱包获得这笔交易是否已经被完整区块链节点收录进区块链里了，即验证这笔交易是否被打包，并处于最长链就可以了。
0前提：SPV钱包节点收到一笔交易tx，SPV钱包节点下载好了所有的区块头；
1SPV钱包节点随机向full node节点索要tx的梅克尔树（merkle tree）的路径（交易在区块里的排序是按梅克尔树算法进行排序的）；
2SPV钱包节点使用tx和获得的Mmerkle tree路径计算出merkle_root_hash，并且和区块头上的merkle_root_hash对比，如果相等，则确认tx是有确认的；
3依据该tx所处的区块高度，确定该交易已经得到多少个确认。
要注意的是，有一类手机钱包是依赖于服务器来实现验证的，它们用的不是支付验证，它们是委托服务器做交易验证。
第2章 SPV钱包的尴尬地位
现在市场上真正的SPV钱包很少人用，大家用的手机钱包往往是一个公司的钱包产品，公司提供服务器来帮用户做交易验证。这种公司的中心化的钱包的安全性本质上是依赖于公司的信用的，并不是一个去中心化的解决方案。
SPV钱包有两个尴尬的问题，第一个是为什么full node要搭理spv钱包的请求服务呢？
我们假设一个极端情况，未来有 5亿人使用BCH，全网有只有1万full node节点，那一个full node节点需要服务5万个SPV钱包。Full node会被这些用户给拖累死。因为SPV只是将一个txid发给full node，但full node要在区块中读出这笔交易的梅克尔树的路径，并且发给SPV钱包。这个读写过程是要消耗资源的，发送过程是需要带宽的。如果未来区块大到了1G，一 个区块里有几百万笔交易，那要读出这个梅克尔树路径都是很难的事。
SPV钱包每次同步区块高度，都是要向完整节点做余额验证来更新自己的余额。而且SPV钱包为了防止full node欺诈它，SPV钱包需要连接多个full node来完成支付验证和各种工作，这又呈倍数地加大了Full node服务SPV节点的难度。
如果你用过一家公司开发的轻钱包，钱包是通过公司的服务器来完成收币发币的，你一定遇到过服务器维护的情况，用户一多，服务器就要累死。
从上面这个问题就可以看出，SPV节点需要full node配合做支付验证的模式，是很难扩展的。
那怎么办？
另外一种尴尬就是SPV钱包必须将完整的txid随机广播给周围的节点，那隐私就没那么强了。
想保护隐私，其实最好是运行full node来当钱包用。
第3章 SPV节点使用UTXO证明来完成支付验证
我们一设想SPV节点的一种新的“支付验证”，使用UTXO证明来完成支付验证。
现在假设全网已经通过硬分叉将UTXO证明塞进了区块头，并且full node都在本地构造始终为100高度的UTXO区块链，也会构造UTXO的梅克尔树，网络也允许输出UTXO区块链。
一个SPV钱包节点通过下载区块头，就可以获得所有的UTXO证明。
有了UTXO证明，SPV节点就可以下载和自己相关的UTXO，自己就可以在本地保存自己的UTXO和UTXO梅克尔树路径。这样就可以不再向full node请求余额验证，可以大大降低full node的服务压力。这样做的目的是可以让整个网络变的更加高效。
SPV节点可以像做交易的支付验证一样，向full node请求“UTXO支付验证”，过程是这样的：
0前提：SPV钱包节点收到一笔交易tx，SPV钱包节点下载好了所有的区块头；
1SPV钱包节点随机向full node节点索要UTXO的梅克尔树（merkle tree）的路径（交易在区块里的排序是按梅克尔树算法进行排序的）；
2SPV钱包节点使用tx的UTXO和获得的Mmerkle tree路径计算出UTXO证明，并且和区块头上的区块头里的UTXO证明对比，如果相等，则确认tx是有确认的；
3依据该tx所处的区块高度，确定该交易已经得到多少个确认。
这和SPV支付验证是一样的。但full node检索UTXO数据，要比检索一个区块里的交易要更难，事实上这种UTXO支付证明的方式是会加重full node的工作量。要解决full node的工作量问题，下一篇文章来分析分片的技术。
另外一种SPV可以利用UTXO的模式是，随机选择两个full node，向一个索要SPV支付验证，向另一个索要“UTXO支付验证”，这样可以提供SPV节点的安全性。
第4章 结束语
我们需要更加努力一点，找到将BCH系统扩展到更高效的办法。
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