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「大狗精读区块链白皮书」之比特币(九)— Reclaiming Disk Space

分类:新闻区块链技术与应用研究实验室区块链技术与应用研究实验室 2020-01-07 14:15

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  本篇讲的是白皮书的第七节——回收硬盘空间,阐述了如何通过修剪Merkle树的方式,减少区块在硬盘空间上的大小。值得注意的是,截止至目前为止,比特币系统尚未实施过「回收硬盘空间」,而所有区块加起来的大小已经是145GB了。将来是否会按照白皮书中的方案进行空间回收或者采用新的方案?这还是一个未知数。

1 译文

  第七节 回收硬盘空间

  一旦「一个货币」内最新的交易已经被纳入了足够多的区块中,那么在这笔交易之前的支付交易可以被丢弃,以节省硬盘空间。为了确保这个过程不损坏该区块的hash值,交易被hash进一棵Merkle树里——仅有这棵树的根部包含在区块的哈希值里。旧的区块可以通过修建树的分支被压缩。内部(非区块头)的hash无须保存。

  ↓交易通过Merkle树的方式被hash

↓在修剪区块中的Tx0、Tx1、Tx2三个交易后


  一个不包含交易的区块头大概是80字节,假如我们认为区块每10分钟产生一个,80字节x6(个10分钟)x24(小时)x365(天)=4.2MB每年。2008年PC系统通常的内存容量为2GB,根据摩尔定律预测的当前增长率为1.2G/年,即使全部的区块头都需要保存在内存里,容量也不是问题。

2 概念解析

  (1)计算机存储计量单位

  计算机存储中最小的单位是Bit(译作位元或者比特)一个Bit是一个二进制数(0或1)。

  Byte(译作字节)是比Bit大一级的单位。8个比特是1个字节。因此,之前所说的区块头的hash是4Byte,也即是32Bit。

  再往上就是我们熟悉的KB,MB、GB和TB。

  换算方式为:1KB=1024B,1MB=1024KB、1GB=1024MB,1TB=1024GB。

  (2)摩尔定律

  摩尔定律是一种计算机电路发展的经验定律,摩尔定律认为:集成电路上可容纳的晶体管数目,约每隔18个月便增加一倍。白皮书中是引用摩尔定律对内存容量的发展做一个线性的估计,这个估计是有问题的,目前我们普通电脑内存并没有达到14GB。但是即使在现在还没实施过「回收硬盘空间」的情况下,存储对于比特币来说不是问题。

  (3)Merkle树

  Merkle树是存储hash值的树,它的叶子是数据块的hash值,非叶节点是对应子节点字符串串联的hash值。

  

  我们只要有必要的节点,通过Merkle树就能验证单个数据块的可靠性,在比特币系统中即是交易的可靠性。

  ↓只要有红框中的部分,就可以验证交易3是否可靠

3 解读—为什么修剪分支不会影响系统?

  一旦「一个货币」内最新的交易已经被纳入了足够多的区块中,那么在这笔交易之前的支付交易可以被丢弃,以节省硬盘空间。

  在我们用比特币进行交易的过程中,为了防止双重支付,要确定的仅是「上一笔交易是否合法」。以下图为例,我们只需验证「小吴给小青转了1.1B」这次交易的合法性。所以,即使把前面的交易记录都删除,对于确认也不会有影响。

4 原文

  Once the latest transaction in a coin is buried under enough blocks, the spent transactions before it can be discarded to save disk space. To facilitate this without breaking the block’s hash, transactions are hashed in a Merkle Tree , with only the root included in the block’s hash.Old blocks can then be compacted by stubbing off branches of the tree. The interior hashes do not need to be stored.

  

  A block header with no transactions would be about 80 bytes. If we suppose blocks are generated every 10 minutes, 80 bytes *6* 24 * 365 = 4.2MB per year. With computer systems typically selling with 2GB of RAM as of 2008, and Moore’s Law predicting current growth of 1.2GB per year, storage should not be a problem even if the block headers must be kept in memory.

  

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