科普：UTXO未使用的交易輸出，比特幣核心概念之一_區塊鏈

在比特幣系統上其實并不存在“賬戶”，而只有“地址”。只要你愿意，你就可以在比特幣區塊鏈上開設無限多個錢包地址，你擁有的比特幣數量是你所有的錢包地址中比特幣的總和。比特幣系統并不會幫你把這些地址匯總起來形成你的賬戶。從我到你的一筆比特幣轉賬，是從我的一個錢包地址轉到你的一個錢包地址上去。接下來的討論就涉及比特幣系統的一個關鍵技術性細節：UTXO。通證經濟專家孟巖曾撰寫一篇文章，標題是“其實沒有什么比特幣，只有UTXO”，這個標題指出了，對于計算機來說比特幣是什么——比特幣是區塊鏈賬本上的交易輸出。我們來看一個兩個人進行轉賬交易的過程，以深入理解UTXO：假設我有8個比特幣，這其實意味著，之前有一個交易把這些比特幣轉入我的地址，這個交易的輸出未被使用，我擁有了這8個比特幣。現在，我要發起一個轉賬交易，這個交易中的輸入是讓我擁有這些比特幣的上一個交易。我要轉賬給你，我做的是，對讓我擁有這些8個比特幣的上一個交易進行簽名，把這一新轉賬交易的輸出地址設為你的錢包地址。這樣，我就發起了一個轉賬支付交易。等礦工將這一交易打包進新的區塊，轉賬交易完成，這8個比特幣就屬于你了。你擁有的是你我這個交易的未使用的交易輸出。對于一個交易簽名所涉及的比特幣的公鑰和私鑰的非對稱加密機制，之后再討論。為便于理解可類比看，錢包地址相當于房間號和鎖，私鑰則相當于鑰匙，鑰匙可以打開對應的鎖。以上兩個人的轉賬交易過程是：我用私鑰取出比特幣，并用私鑰對從我的地址轉到你的地址的新交易進行簽名。一旦交易完成，這些比特幣就轉到你的錢包地址中去。你的錢包中新交易的未使用交易輸出，只有你的私鑰才可以打開。從以上討論中我們可以看到，的確不存在比特幣，只有未使用的交易輸出。每一筆比特幣都源自上一個交易，可以一直向上追溯上去。而一直向上追溯，在每一筆比特幣的源頭，都有一種特殊的交易，即比特幣礦工因挖礦獲得獎勵的創幣交易，每一個比特幣都是通過挖礦被創造出來的。假設我作為比特幣礦工挖礦成功贏得了25個比特幣，那么這個特殊交易是，它的輸入是0，而輸出是25個比特幣進到礦工的錢包地址中。未使用的交易輸出和我們熟悉的銀行賬戶有著很大的不同。為什么要采用這樣的設計？對比銀行賬戶和比特幣的UTXO，我們可以看到UTXO的優點。

動態 | 報告：區塊鏈等熱點詞促使童書科普百科類成交額同比增速最高:近日，京東圖書與艾瑞咨詢聯合發布了《2019中國圖書市場報告》。報告指出，AI、5G、區塊鏈、機器人、VR、智能家居、AR這些熱點詞，不斷點燃科技熱潮，科技在改變大眾生活的同時，也吸引了越來越多家長的關注，從小培養孩子對科技的興趣和熱愛。因此童書中科普百科類成交額同比增速最高，占比將近40%。[2020/1/8]

1)UTXO設計易于確認比特幣的所有權

如果采用傳統的賬戶設計，當我要轉賬8個比特幣出去時，為了完全避免造假，我們就需要逐一向上追溯，確認之前的每一筆交易，從而證明我的確擁有8個比特幣。采用現在的UTXO設計，要確認我擁有8個比特幣，只要確認上一個交易我的確獲得了它們即可。通常只要上一個交易是真實的，我就的確擁有這些比特幣。而我們都知道，一個區塊經過6次確認，其中的交易可被認為是真實無誤的。

2)UTXO設計與區塊鏈賬本是完全融為一體的

聲音 | 上海股交所總經理：區塊鏈想要大規模發展要做好社會科普工作:金色財經報道，上海股交所總經理張云峰表示，區塊鏈當前還處于一個“概念”的階段，距離成熟應用，影響到百姓的日常生活還有很長的路要走。對于“區塊鏈”和其會帶來的社會和經濟效果，沈陽應當持審慎的態度。區塊鏈想要大規模發展，一方面要做好這項復雜技術的社會科普工作，加快社會大眾對區塊鏈的了解。另一方面，要充分發揮市場的作用，讓企業用實實在在的技術創新，賦能實體經濟的發展。[2019/11/17]

區塊鏈賬本存儲的是狀態。以太坊是對比特幣區塊鏈的改進，在白皮書中，以太坊創始人維塔利克分析了比特幣，他認為，“比特幣賬本可以被認為是一個狀態轉換系統”。以太坊也是采用這種狀態轉換系統的設計，但對之進行了改進。

微觀地看，每一個區塊鏈中的交易都是一個狀態轉換函數，以太坊白皮書就用“以太坊狀態轉換函數”來討論在區塊鏈上一個交易的進行過程。

幾乎所有的區塊鏈都是采用這一設計，每一個新區塊和它之前的所有區塊一起形成了一個新的狀態，如此重復、持續下去。在確認之后，之前的狀態就不可篡改，即不可隨意更改。UTXO是與這種狀態的設計相對應的。

動態 | 幣安科普MimbleWimble算法:幣安官方推特今日發布隱私算法Mimblewimble的科普貼，在下方留言區大量網友留言猜測是否是基于 Mimblewimble算法的隱私幣Grin或者Beam即將登陸幣安交易所，其中猜測Grin的呼聲更高。[2019/9/2]

加深對UTXO的理解

UTXO是unspenttransactionoutputs的縮寫，每一個比特幣其實都是UTXO，它是比特幣的最核心概念之一。

參考資料：《區塊鏈：技術驅動金融》中相應的討論，及文章“比特幣和以太坊的記賬方式——UTXO和賬戶余額”。

你的比特幣就是UXTO

比特幣的挖礦節點獲得新區塊的挖礦獎勵，比如12.5個比特幣，這時，它的錢包地址得到的就是一個UTXO，即這個新區塊的幣基交易的輸出。幣基交易是一個特殊的交易，它沒有輸入，只有輸出。當甲要把一筆比特幣轉給乙時，這個過程是把甲的錢包地址中之前的一個UTXO，用私鑰進行簽名，發送到乙的地址。這個過程是一個新的交易，而乙得到的是一個新的UTXO。這就是為什么有人說在這個世界上根本沒有比特幣，只有UTXO，你的地址中的比特幣是指沒花掉的交易輸出。

聲音 | ETC Labs主管：科普教育是未來幾年公鏈面臨的巨大挑戰:ETCLabs主管Darin Kotalik認為，科普教育是未來幾年公鏈面臨的巨大挑戰，人們必須要對區塊鏈有基本的認識，分清楚公鏈和私鏈的區別。[2019/8/25]

詳看從甲轉賬給乙的過程

假設甲向乙轉賬，則轉賬過程可以分成三個階段：1)假設Alice之前通過挖礦獲得了12.5個比特幣，在她的地址中，這些比特幣是某個幣基交易的UTXO。2)Alice發起一個交易，輸入是自己的上一個交易，輸出是Bob的地址，數量是12.5個比特幣，Alice用自己的私鑰對交易進行簽名。

這里簡化了交易過程，只討論了將上一個交易的輸出全部轉賬的情況。如果試圖轉出上一個交易的輸出的一部分比特幣，則要進行略復雜的處理。按照比特幣系統的設計，比特幣交易還要遵循一個原則：每一次交易的輸入值都必須全部花掉，不能只花掉部分。比如，我要轉出比特幣給你的錢包地址中只有8個比特幣，那么很簡單，我發起一個交易，把這8個比特幣轉到你的錢包地址中，我簽名確認這個交易。但假如我的錢包地址中有25個比特幣，那我發起的交易就不是轉給你8個比特幣，然后自己的錢包地址中還剩下17個比特幣。這時，我發起的交易是：從我的錢包地址中轉8個比特幣給你，同時轉17個比特幣給我的同一地址。

科普時報：區塊鏈與云計算長期發展目標不謀而合:據《科普時報》今日報道，區塊鏈與云計算兩項技術的結合，從宏觀上來說，一方面，利用云計算已有的基礎服務設施或根據實際需求做相應改變，實現開發應用流程加速，滿足未來區塊鏈生態系統中初創企業、學術機構、開源機構、聯盟和金融等機構對區塊鏈應用的需求。另一方面，對于云計算來說，“可信、可靠、可控制”被認為是云計算發展必須要翻越的“三座山”，而區塊鏈技術以去中心化、匿名性，以及數據不可篡改為主要特征，與云計算長期發展目標不謀而合。[2018/5/4]

3)當交易被區塊鏈確認后，Alice的UTXO就變成了0。而在Bob的地址中就多了一個UTXO，數量是12.5。

存在Bob的錢包地址中的這些比特幣只有用Bob的私鑰才可以簽名轉賬給其他人。如果Bob要將這些比特幣轉賬給其他人，則重復上述過程。簡單地說，從一個地址向另一個地址轉賬比特幣的過程，是用這個地址對應的私鑰打開，再加密到另一個地址的過程。這個私鑰的打開和加密就是簽名的過程。在這個過程中，接收比特幣的一方并不需要動用自己的私鑰。

我的比特幣是什么樣的？它們存在哪兒

初次接觸比特幣的人會問：我的比特幣是什么樣的？它們存在哪兒？如果你頭腦中參照的是在物理世界中購買金幣，那么這里很不一樣，你的比特幣并不是存在家中或金庫中，并不存在一個數字文件表示“你的比特幣”。如果你頭腦中參照的是銀行的存款，那么你可以假設，你的比特幣就“存在”于一個賬本上，我們已經知道了，在數字世界中，價值是賬本中的“記錄”。不同的是，對比特幣來說，這個賬本不是一家銀行的中心化數據庫，比特幣的賬本是一個分布式賬本，存在于一個去中心化的網絡上。任何人都可以接入這個網絡，把這個賬本下載下來。但是，只有用你的私鑰才能動用你的地址中的比特幣。我們還可以再換一個角度看，你的比特幣在哪兒？按前面說的，比特幣就是UTXO，那么比特幣可以被看成是上面的物理世界金幣和銀行存款兩種概念的混合：

一方面，你的比特幣是有一個“物理存在”的——對應著一個數據文件。比特幣以一個交易的UTXO的形式存在著，每個交易都可被看成是一個數據文件。另一方面，所有這些交易被打包進區塊鏈的區塊中，后一個區塊連著前一個區塊，形成一條鏈，也就是獨特的賬本。這么看，你的比特幣是這個賬本上的記錄。為什么采用UTXO的形式

UTXO與我們熟悉的賬戶概念的差別很大。我們日常接觸最多的是賬戶，比如，我在銀行開設一個賬戶，賬戶里的余額就是我的錢。但在比特幣網絡中沒有賬戶的概念，你可以有多個錢包地址，每個錢包地址中都有著多個UTXO，你的錢是所有這些地址中的UTXO加起來的總和。中本聰發明比特幣的目標是創建一個點對點的電子現金，UTXO的設計正可以看成是借鑒了現金的思路：我們可能在這個口袋里裝點現金，在那個柜子角落里放點現金，在這種情況下不存在一個賬戶，你放在各處的現金加起來就是你所有的錢。采用UTXO設計還有一個技術上的理由，這種特別的數據結構可以讓雙重花費更容易驗證。對比一下：

如果采用賬戶和賬戶余額設計，Alice要轉賬給Bob，為了確保Alice的確有錢，我們需要核查她之前所有的交易。隨著時間的推移，比特幣的交易越來越多，這個驗證的難度會持續上升。采用UTXO設計，我們只要沿著每個交易的輸入逐級向上核查，直到查到這筆比特幣的創幣交易即可。隨著時間的推移，這個核查也會變難，但變難的速度要遠低于采用賬戶和賬戶余額設計。這種設計使得比特幣系統作為一種電子現金系統有著非常大的可擴展性。當然，我們很快會看到，通常被認為是區塊鏈2.0的以太坊沒有繼續采用UTXO設計，而是考慮到其他因素，采用了賬戶余額的設計，其代價正是中本聰可能已經考慮到的復雜性。

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