比特币UTXO模型介绍

Posted 2021-08-29 跨链技术践行者

如果你曾上过BlockExplorer观察自己的比特币收入状况，你是否曾经被搞的一头雾水呢？这正是因为比特币所使用的交易模型并非我们直觉上以账户为基础的，而是一种叫做UTXO的模型 。在我的前一篇文章：《深入了解NEX：Neon Exchange》中，也提到了比特币所使用UTXO模型与乙太坊使用的账户模型在功能上的一些差异，但究竟这两个模型到底差在哪儿？

ETH与账户模型

以太坊所使用的账户模型比较容易理解，就好像我们每个人都拥有一个银行帐户一样。在以太坊的世界中，每个地址就像是一个帐户，每一次的扣款，交易过后，都会将帐户的余额纪录在区块链当中。因此在认证交易时只要检查帐户是否有足够的余额就可以了。这个方法简单，直观，较利于智能合约的开发。如果你曾经上过Etherscan观察你的交易纪录，也会发现一切都简单易懂输入你的交易ID之后你会看到这种画面：

简单的从A到B，这只要看得懂英文应该就可以理解了。

比特币与UTXO模型

UTXO全名是Unspent Transaction Outputs，未花费交易输出，相比于账户模型来说没那么直观。

在比特币的世界里，并没有一个纪录所有帐户余额的帐本。那么要怎么确定一个地址现在有多少余额呢？简单的说，你要回顾以前所有的交易，并且找到所有寄给你的比特币，再把他们全都加起来，才会知道。

交易中的输入与输出

比特币中的一笔「交易」也较为复杂。假设今天，Fred给了Alice 2个BTC，Ted给了Alice 3个BTC，我们把这两笔寄给Alice，总和为5的BTC称为Unspent Transaction Outputs即未花费交易输出：也就是说现在Alice拥有了两笔Unspent Transcation Outputs，可以当作他未来转钱给别人的input。

如果现在Alice想要转5 BTC给Bob，他要将前面两笔总和刚好为5的UTXO当作这笔交易的输入。而矿工要验证的就是并没有其他交易在先前的区块当中，已经使用过这笔Unspent Output。如果同一笔输出已经被发送过，那它就不是Unspent了，这就是比特币预防Double Spending的方法。

还有一个条件就是，output跟input总数要吻合。实际上在交易的时候，并不可能刚刚好总是找到两笔加起来等于你要转出金额的output，就好像上图中，如果爱丽丝Alice只想转4.5个BTC给鲍勃Bob，那么他就要多加一栏的output，把多出来的0.5个BTC转给自己，这样的交易才是平衡的。

我们可以实际来看看比特币的交易长什么样子，我们现在如果想要观察BlockExplorer上自己的交易纪录，会发现它长的是这付德性：

一笔交易包含了大量的input与output，这很有可能是一笔交易所转出金额的纪录，所以含有很多的output。而左边的input则可能是大量转入金额交易所钱包的交易output。

有趣的是，我们实际上在一笔交易之中无法「确定」真正的交易金额。例如下面这一笔纪录中，右边包含了三个output，我们无法确定究竟0.2,0.03以及56.38三个output究竟哪一个才是真正的目的地。搞不好Alice只有一笔Unspent Transaction Output未花费交易输出56.61 BTC，因此他在这笔交易中虽然他只想要转0.2BTC，却必须要动用他唯一一笔UTXO，而剩下的56.38再转回给自己。

当然，现在的比特币钱包已经帮我们照顾这些事情了，所以在使用的时候就好像银行帐户一样，我们只要输出目的地址，钱包就会帮我们找出合适的未花费输出（UTXO）当作输入来完成交易 。但如果你很闲，或是要干一些不想让你知道的事，就可以自己来打包奇怪的输入输出来增加匿名性。

UTXO的优势与劣势

UTXO因为没有帐户的存在，因此容许平行进行多笔交易。假如你有许多的UTXOs，你可以同时进行多笔交易而不会被阻挡。再来就是匿名性，如上面提过得，你可以轻易的隐藏自己的交易目的。除此之外，UTXO也被认为比较安全且有效率，可以透过Simple Payment Verification（SPV）来快速验证检验交易。

但UTXO最大的缺点就在于他是Stateless无状态的，这对于在其上开发应用程序非常的不利。就像有名的Qtum虽然底子是UTXO的交易模式，但是仍然会设计Account Abstraction Layer账户抽象层来让应用程序的开发变得容易。

小结

现在区块链应用开发当道，UTXO倾向被大家视为一种只能简单处理交易的模型，我觉得一定程度上算是时代的产物吧！毕竟离比特币的发明也已经十年了，尽管有一些特性是无可取代，但是大家仍是偏好朝向Account Model或是混合式的架构前进。

但不论怎么说，比特币永远都是区块链世界的老大！而且现在大家免不了还是要用到BTC交易，所以我们还是有必要了解UTXO运作方式的！