在本文中，我們將詳細(xì)討論比特幣交易的工作原理。我們將看到，比特幣交易與現(xiàn)實(shí)世界中的交易略有不同。

1. 交易通常如何工作？什么是帳戶/余額模型？

大多數(shù)時(shí)候，當(dāng)我們談到交易時(shí)，我們習(xí)慣于想到帳戶/余額系統(tǒng)。這意味著系統(tǒng)中的每個(gè)用戶都有一個(gè)帳戶，每個(gè)帳戶都與一個(gè)余額相關(guān)聯(lián)，該余額決定帳戶擁有多少錢(qián)或數(shù)字。

當(dāng)系統(tǒng)中的一個(gè)用戶通過(guò)向系統(tǒng)中的另一個(gè)用戶發(fā)送金錢(qián)來(lái)進(jìn)行交易時(shí)，帳戶余額將被更新。例如，如果A最初有10個(gè)比特幣，B有5個(gè)比特幣，如果A向B發(fā)送2個(gè)比特幣進(jìn)行交易，A最終得到10 - 2=8個(gè)比特幣，B最終得到5+2=7個(gè)比特幣。

交易如何在帳戶/余額系統(tǒng)中運(yùn)作

2. 什么是UTXO（未使用的交易輸出）？

比特幣使用UTXO（未使用的交易輸出）模型，而不是賬戶/余額系統(tǒng)。這意味著區(qū)塊鏈并不直接跟蹤每個(gè)比特幣地址的比特幣余額。相反，區(qū)塊鏈存儲(chǔ)了比特幣交易數(shù)據(jù)的整個(gè)歷史，而比特幣網(wǎng)絡(luò)跟蹤網(wǎng)絡(luò)中所有UTXO的集合，稱為mempool或交易池。特定比特幣地址的余額是通過(guò)檢查和求和與該地址相關(guān)的所有UTXO來(lái)計(jì)算。當(dāng)使用UTXO時(shí)，它將從交易池中刪除，這將在計(jì)算余額時(shí)反映出來(lái)。

一個(gè)可視化的演示如何在UTXO系統(tǒng)中計(jì)算平衡

在比特幣中，UTXO是一個(gè)離散的比特幣單元，它可以包含任何數(shù)量的固定不變值。一個(gè)UTXO可以代表0.1個(gè)比特幣，1個(gè)比特幣，甚至100個(gè)比特幣。無(wú)論該值本身的大小如何，該值都與惟一的UTXO關(guān)聯(lián)，UTXO可以通過(guò)其id來(lái)識(shí)別。根據(jù)定義，每個(gè)UTXO都是交易輸出的結(jié)果，并與一個(gè)特定的比特幣地址關(guān)聯(lián)。

UTXO的基本特性是它們不能被分解——如果不進(jìn)行交易處理，就不能將一個(gè)UTXO轉(zhuǎn)換成兩個(gè)或更多更小的UTXO。例如，如果A希望支付B 0.5 BTC，但A只有一個(gè)包含1 BTC的UTXO，那么A就不能神奇地將他的UTXO轉(zhuǎn)換成值為0.5 BTC的兩個(gè)UTXO，并且只能通過(guò)將其中之一發(fā)送給B進(jìn)行一次交易。相反，當(dāng)A將他的UTXO分成兩個(gè)UTXO，每個(gè)0.5個(gè)BTC，A將需要在兩個(gè)獨(dú)立的交易中使用兩個(gè)UTXO：她將發(fā)送一個(gè)給B作為付款，另一個(gè)給她自己。這個(gè)問(wèn)題將在下一個(gè)問(wèn)題中得到更清楚的說(shuō)明。

3.比特幣交易究竟是如何運(yùn)作的？

比特幣的每一筆交易都有一些輸入和輸出。輸入是屬于交易發(fā)送方的UTXO，而交易的輸出是分配給接收方的新生成的UTXO。

每個(gè)UTXO都使用一個(gè)鎖定腳本ScriptPubKey鎖定。這個(gè)腳本確保只有交易的預(yù)期接收者才能訪問(wèn)發(fā)送給他們的比特幣（UTXO）。ScriptPubKey由《PubKeyHash》組成，它是接收方公鑰的哈希值，與接收方的比特幣地址相關(guān)。

比特幣交易的鎖定和解鎖機(jī)制。

交易的接收者可以通過(guò)使用解鎖腳本ScriptSig訪問(wèn)他們的UTXO，該腳本被UTXO的接收者用來(lái)證明他們擁有UTXO中的比特幣。ScriptSig由使用ECDSA生成的用戶比特幣簽名《Sig》和用戶公鑰《PubKey》組成。對(duì)《PubKey》進(jìn)行哈希，并與ScriptPubKey中的《PubKeyHash》進(jìn)行比較，以檢查試圖訪問(wèn)UTXO的用戶是否確實(shí)擁有與比特幣地址關(guān)聯(lián)的公鑰。接下來(lái)，將《Sig》與《PubKey》進(jìn)行比較，以驗(yàn)證用于生成比特幣簽名的私鑰確實(shí)是生成（已正確驗(yàn)證）公鑰的私鑰。

只有使用ScriptSig才能解鎖UTXO并將其用作交易的輸入。在生成交易的輸出時(shí)，發(fā)送方再次使用接收方的ScriptPubKey鎖定UTXO。因此，比特幣交易是一個(gè)鎖定和解鎖UTXO的連續(xù)循環(huán)。

4. 我能舉個(gè)比特幣交易的例子嗎？

我們可以用一個(gè)例子來(lái)理解比特幣交易是如何進(jìn)行的。蛋糕買(mǎi)家希望從蛋糕賣(mài)家那里購(gòu)買(mǎi)一個(gè)價(jià)值5比特幣的蛋糕。由于買(mǎi)蛋糕的人沒(méi)有一個(gè)恰好是5 BTC的UTXO，她選擇了2個(gè)UTXO來(lái)覆蓋5 BTC的價(jià)格，生成了5 BTC的輸出發(fā)送給蛋糕賣(mài)家，0.5 BTC的變化返回給蛋糕買(mǎi)家。

演示如何在交易中創(chuàng)建和使用UTXOs的可視化程序。

在交易級(jí)別上，蛋糕購(gòu)買(mǎi)者使用ScriptSig（作為輸入）解鎖UTXO_3和UTXO_5的ScriptPubKey。一旦這樣做，就會(huì)生成兩個(gè)輸出并使用自己的ScriptPubKey鎖定它們。當(dāng)?shù)案怃N(xiāo)售商想要使用這個(gè)UTXO時(shí)，他必須使用他的ScriptSig來(lái)解鎖它。

買(mǎi)蛋糕的人打開(kāi)她以前的UTXO用于消費(fèi)，并創(chuàng)建新的UTXO發(fā)送給蛋糕銷(xiāo)售者和她自己。

5. 如何向節(jié)點(diǎn)廣播交易？

對(duì)于大多數(shù)用戶，沒(méi)有必要這樣做。您只需使用一個(gè)比特幣walletclient，輸入您希望進(jìn)行的交易的詳細(xì)信息，然后單擊send。客戶端將為您廣播交易。

由于比特幣是一個(gè)對(duì)等網(wǎng)絡(luò)，客戶端搜索發(fā)送交易的對(duì)等點(diǎn)（節(jié)點(diǎn)）。當(dāng)它找不到任何對(duì)等點(diǎn)時(shí)，就回到硬編碼到客戶機(jī)的可靠備份對(duì)等點(diǎn)列表中。

6. 每個(gè)比特幣塊可以有多少交易？

每個(gè)比特幣塊可能擁有的交易數(shù)量取決于該塊中包含的單個(gè)交易的類(lèi)型和大小。最初的塊大小限制是1兆字節(jié)。如果每筆交易都是任意小的，那么一個(gè)比特幣塊可以有任意多的交易。

實(shí)際上，到2019年1月，每個(gè)區(qū)塊的平均交易數(shù)量約為2100筆。這個(gè)數(shù)字可能比它應(yīng)該的低，因?yàn)榇嬖谥陂_(kāi)采的空塊。

（注：Segwit（隔離見(jiàn)證）是比特幣網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)軟分支，它允許將交易數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在一個(gè)擴(kuò)展塊中，允許大于2兆字節(jié)的塊存儲(chǔ)更多的交易數(shù)據(jù)。截至2019年2月，Segwit交易約占比特幣交易總額的40%。）

結(jié)束語(yǔ)

在本文中，我們研究了UTXO模型的細(xì)節(jié)以及比特幣交易的工作原理。在下一篇文章中，我們將解釋比特幣的最后一塊：采礦。我們將看看采礦是如何工作的，以及采礦在比特幣中扮演的角色。