陈晓姣，林宪正，俞能海

比特币区块链的数据压缩

陈晓姣1,2，林宪正1,2，俞能海1,2

（1. 中国科学技术大学网络空间安全学院，安徽 合肥 230001；2. 中国科学院电磁空间信息重点实验室，安徽 合肥 230001）

区块链技术为数据存储提供了一种透明、不可更改、去中心化的方法。但随着数据量不断增加，比特币区块链系统需要大量的存储空间。分析了比特币区块的结构，针对比特币交易中的部分字段，提出相应的编码方案来减小比特币区块体积。实验表明，所提方案可使区块链体积减小18.13%。

区块链；压缩；熵；编码

1 引言

区块链技术首次出现在比特币研究[1]中，被用来实现分布式共识以及防止双重花费。区块链由一组节点使用共识协议（如工作量证明、权益证明、代理权益证明）维护[2]。每个全节点在本地存储完整区块链的复制，因此全节点可独立完成交易查找、账户余额计算等工作[3]。然而，随着比特币区块链包含的数据量不断增加，区块链体积不断增大。例如，截至2019年12月，比特币区块链约占存储空间260 GB。比特币区块链体积过大演变为可伸缩性问题[4]，导致空白节点同步时间增长。同时，繁重的存储负担会增加维护全节点的成本，从而导致愿意成为全节点的节点数目减少。相应地，区块链系统会被少数的全节点掌控，这与区块链的去中心化思想相违背。

本文提出一种减小比特币区块链体积的方法。在分析比特币区块结构的前提下，针对比特币交易中的特定字段，本文提出相应的编码方案减小交易体积，从而减小比特币区块体积。……