什么是UTXO模型?科普比特幣的UTXO模型
提要
比特幣不使用 “賬戶-余額” 的模式來表示價(jià)值。相反，它將幣作為首要的概念，每一筆錢各自由比特幣用戶持有。
一個(gè)未花費(fèi)的交易輸出（UTXO）代表 “一整塊” 的比特幣。UTXO 被用作比特幣交易的輸入。
UTXO 模型使得比特幣在可審計(jì)性、透明性和效率上更優(yōu)于傳統(tǒng)金融系統(tǒng)。
什么是 UTXO？
一個(gè)未花費(fèi)的交易輸出（UTXO）就代表一定數(shù)量的比特幣。多個(gè) UTXO 可以組合、單個(gè) UTXO 也可以拆分，做出支付所需的任何面額。
我們可以將 UTXO 理解成實(shí)物貨幣，因?yàn)樗鼈儽仨氉鳛橥暾囊粋€(gè)單元來使用。如果你想花 5 毛錢，你不可能掰開一個(gè) 1 塊錢硬幣來付款。相反，你必須花掉整個(gè) 1 塊錢，然后拿 5 毛錢的找零。但是，不同于實(shí)物貨幣，UTXO 沒有標(biāo)準(zhǔn)面額。一個(gè) UTXO 可以是任意數(shù)量的比特幣。
顧名思義，一個(gè) UTXO 就是一個(gè)比特幣交易的輸出。輸出以 UTXO 的形式存在，直到被用作另一個(gè)交易的輸入為止，這時(shí)就不再是未花費(fèi)的。
在任意時(shí)間點(diǎn)，現(xiàn)有 UTXO 的集合都被稱為 UTXO 集。比特幣節(jié)點(diǎn)會追蹤 UTXO 集，從而確定哪些代幣未被花費(fèi)，以及哪些人可以花費(fèi)它們。該系統(tǒng)可以讓比特幣解決多重支付（Double Spend）問題。雙重花費(fèi)問題是長期困擾數(shù)字貨幣嘗試的一大難題。
UTXO 是如何創(chuàng)建的？
新的 UTXO 是通過花費(fèi)現(xiàn)有 UTXO 創(chuàng)建的。每個(gè)比特幣交易都由輸入和輸出組成。輸入花費(fèi)已有 UTXO，輸出則創(chuàng)建新的 UTXO。
那么，如果新的 UTXO 是通過銷毀已有 UTXO 創(chuàng)建的，那么最初的 UTXO 是怎么來的？
Coinbase 交易
Coinbase 交易是一種特殊類型的交易，通過創(chuàng)建新的比特幣來獎勵找到區(qū)塊的礦工。由于創(chuàng)造了新的比特幣，coinbase 交易沒有輸入，但是會產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)輸出。就像所有正常輸出一樣，coinbase 交易的輸出是新的 UTXO。
每個(gè) UTXO 的歷史都可以追溯到 coinbase 交易的一個(gè)或多個(gè)輸出。
理解比特幣的 UTXO 模型
比特幣的 UTXO 模型不同于大多數(shù)數(shù)字貨幣系統(tǒng)。這是因?yàn)楸忍貛诺脑O(shè)計(jì)目的有別于傳統(tǒng)金融系統(tǒng)。比特幣的初衷是實(shí)現(xiàn)完全透明化、公平性和可審計(jì)性。UTXO 可以幫助比特幣實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)。那么 UTXO 模型是如何運(yùn)作的？
地址和 UTXO
在傳統(tǒng)金融系統(tǒng)中，交易會從一個(gè)賬戶中取出資金轉(zhuǎn)移到另一個(gè)賬戶中。比特幣的 UTXO 模型沒有賬戶，因此沒有專門的發(fā)送方 賬戶/地址。地址雖然被用來接收 UTXO，但是永遠(yuǎn)不會直接記錄在區(qū)塊鏈上。比特幣地址是 scriptPubKeys 的編碼，包含在每個(gè)交易的輸出中。
當(dāng)比特幣被花費(fèi)出去時(shí)，輸入只包含執(zhí)行 scriptPubKey 所必需的簽名和公鑰，并沒有提到比特幣來自區(qū)塊鏈上的哪個(gè)地址。但是，UTXO 的上一個(gè)地址是可以輕松計(jì)算得出的。每個(gè)交易輸入都通過交易 id 來指明其前序交易，并通過索引來指明使用該前序交易的哪一個(gè)輸出（實(shí)質(zhì)上就是在引用現(xiàn)有的 UTXO）。被引用的交易輸出的 scriptPubKey 可以被轉(zhuǎn)化成比特幣地址。
比特幣的貨幣政策
UTXO 模型可以讓所有比特幣節(jié)點(diǎn)在任意時(shí)刻就比特幣的存在情況達(dá)成共識。也就是說，任何人都可以審計(jì)比特幣的總供應(yīng)量，來確保比特幣的貨幣政策被嚴(yán)格遵守。
UTXO 的組合和拆分
一個(gè)比特幣交易可以包含任意數(shù)量的輸入和輸出。因此，用戶可以任意組合和拆分 UTXO 來完成任意金額的付款。
例如，Alice 持有兩個(gè) UTXO，分別價(jià)值 0.5 BTC 和 0.7 BTC。當(dāng)她向 Bob 支付 1 BTC 時(shí)，可以使用這兩個(gè) UTXO 作為輸入，然后將 1 BTC 的輸入發(fā)送給 Bob。
Alice 還另外創(chuàng)建了一個(gè) 0.199 BTC 的輸出作為找零發(fā)送給自己。由于需要支付交易費(fèi)，她無法給自己發(fā)送 0.2 BTC。
交易費(fèi)不以交易輸出（UTXO）的形式體現(xiàn)。它是通過輸入值和輸出值之間的差額推算得出。
交易驗(yàn)證
UTXO 模型可以讓比特幣節(jié)點(diǎn)有效驗(yàn)證鏈上的每個(gè)交易。當(dāng)節(jié)點(diǎn)收到一個(gè)交易時(shí)，無論該交易是否已經(jīng)打包進(jìn)區(qū)塊，均可驗(yàn)證該交易內(nèi)的 UTXO 是否真的有效且沒有被花費(fèi)。正因如此，比特幣可以在不依賴可信第三方的情況下解決雙重花費(fèi)問題。
UTXO 模型 vs. 賬戶模型
大多數(shù)金融系統(tǒng)（包括銀行和密碼學(xué)貨幣）不使用 UTXO 模型。因此，用戶不依靠某幾種代幣來控制資產(chǎn)，而是使用一個(gè)或多個(gè)賬戶，且每個(gè)賬戶都有余額。賬戶模型可以讓金融機(jī)構(gòu)和商家精確記錄個(gè)人賬戶的借入貸出情況，避免找零和選幣問題。
賬戶模型的可靠性問題
賬戶模型的優(yōu)勢是以犧牲透明性和可審計(jì)性為代價(jià)的。審計(jì)所有銀行賬戶中的美元總量是不可能的。
另外，大多數(shù)賬戶模型飽受退單和賬戶透支等問題的困擾。由于比特幣交易必須引用要被花費(fèi)的 UTXO，無效交易不可能被添加到區(qū)塊鏈上。
UTXO 模型的隱私問題
UTXO 模型為用戶提供隱私優(yōu)勢。比特幣用戶可以將每個(gè) UTXO 存儲在不同的地址中分別處理。通過這種方式，用戶可以隱藏其持有的 UTXO 之間的聯(lián)系，避免暴露在公眾視線中。對于區(qū)塊鏈觀察者來說，確定哪些 UTXO 屬于哪些用戶會變得更有難度。
比特幣的設(shè)計(jì)極大降低了生成新地址的難度。賬戶模型系統(tǒng)（尤其在傳統(tǒng)金融體系中）使得生成新賬戶變得非常麻煩，甚至不可行，迫使用戶將全部或大部分資金存放在一個(gè)賬戶中。
鏈分析公司試圖通過各種方法破壞比特幣的隱私性并確定 UTXO 的所有權(quán)。然而，這些方法靠的是假設(shè)和間接證據(jù)，而非嚴(yán)格的邏輯。
相關(guān)術(shù)語
交易
交易是比特幣從一個(gè)地址轉(zhuǎn)移到另一個(gè)地址的記錄。所有交易都記錄在區(qū)塊鏈上的區(qū)塊中。
UTXO 集
UTXO 集是某一時(shí)間點(diǎn)存在的所有 UTXO 的集合。所有 UTXO 的總量就是比特幣的當(dāng)前供應(yīng)量。
交易 ID（txid）
交易 ID（txid）是標(biāo)識特定交易的一串字母和數(shù)字。這個(gè)字符串只是對交易進(jìn)行二次 SHA 256 計(jì)算得到的哈希值。
多重支付
所謂的多重支付，就是有人將同一筆錢花了不止一次，并讓一方或雙方相信他們已經(jīng)拿到了錢。比特幣利用去中心化賬本和帶有時(shí)間戳的區(qū)塊鏈解決了雙重花費(fèi)問題。
稀缺性
貨幣稀缺性指的是貨幣很難被找到或創(chuàng)造出來。雖然貨幣普及很重要，但是一旦貨幣可以被輕而易舉地創(chuàng)造出來，會對經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生負(fù)面影響。
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