比特币UTXO模型

内容隐藏

1 常见的账户模型

2 UTXO模型

3 账户模型

4 为什么btc选择UTXO模型，而不是账户模型

常见的账户模型

关于用户余额的存储，比特币使用的是UTXO模型，以太坊采用的是账户模型。目前大多数的链都采用的是账户模型，因为账户模型更适用于智能合约的执行。下文将简单介绍UTXO模型的原理，同时提一下账户模型供各位看官对比参考。

UTXO模型

试想一下这个问题：用户发起了一笔交易TX，交易的内容是A用户给B用户转1BTC，正常的情况下，用户A签名该笔交易后发送到区块链网络，矿工进行打包并将该笔交易写入到区块链，那么该笔交易就完成了。

但是可能会出现这种情况：B用户作恶，将A用户发送到网络的交易信息，多次重复发送到网络中会出现什么问题？

因为该笔交易信息是A自己加密的，所以这条交易信息是合法的，可以通过矿工的校验，那么就会出现这笔交易被不断执行的情况，这种攻击方式也被称为“重放攻击”。

而比特币通过UTXO模型来解决该问题。举例来说：A用户有10BTC的UTXO（未花费输出），当A向B转账1BTC的时候，将会产生两个UTXO的输出----给到A自己的9BTC的UTXO，给到B的1BTC的UTXO（忽略交易费用的情况下），原有属于A的10BTC的UTXO就被“用掉了”不能再用了。

再回来看“重放攻击”。因为有了UTXO，所以当某一笔交易信息被重新发送到比特币网络中，因为该笔交易信息的UTXO已经被“花费”了。那么之后同样的交易信息将无法通过矿工校验，因为作恶者试图在花费一个已经被“花费”的UTXO。

具体到交易信息来看：

{
  "txid": "4ee6155088ef227cde6d2fe5e738400c6cc5f1a5b434d5f83bb2d3b203f90349",
  "size": 236,
  "version": 2,
  "locktime": 0,
  "fee": 5220,
  "inputs": [
    {
      "coinbase": false,
      "txid": "ff2686464514104e50f826073bb47b88fc853ef4ee163698a9d5e4a5daec6b6d",
      "output": 0,
      "sigscript": "",
      "sequence": 4294967295,
      "pkscript": "5120505ff4479f67025d3ada979742ecb1774d69ad2d022fe63e43645f28cdca64de",
      "value": 221605,
      "address": "bc1p2p0lg3ulvup96wk6j7t59m93waxkntfdqgh7v0jrv30j3nw2vn0q76jh5t",
      "witness": [
        "a5a3023fca144f7142bf53c22d0996dea6eaf1e7829c8ec7e9db7e24fb7259a9adf688cc7cf6db1c332b23bdfeb1433c396de14a19ff01a1f3a2df7a921a507a"
      ]
    }
  ],
  "outputs": [
    {
      "address": "bc1pcrq79n2xvlygarw9hp3key3xry7th7qmsvyc0axahm55f9n3f97sl0vlgs",
      "pkscript": "5120c0c1e2cd4667c88e8dc5b8636c9226193cbbf81b830987f4ddbee9449671497d",
      "value": 6385,
      "spent": true,
      "spender": {
        "txid": "98cdf05f5f74002118d224aed576f3e9c0b4ff84e40dff86a8831e5124a0d946",
        "input": 0
      }
    },
    {
      "address": "bc1qv45cdwvj5kxn0y4kkudl50hnycas8n8379tulc",
      "pkscript": "0014656986b992a58d3792b6b71bfa3ef3263b03ccf1",
      "value": 10000,
      "spent": false,
      "spender": null
    },
    {
      "address": "bc1p6skqsy7gdal7tlrduf7n6cl60fevg5n778ms5dx3lpwwrmdazdhq7msma3",
      "pkscript": "5120d42c0813c86f7fe5fc6de27d3d63fa7a72c4527ef1f70a34d1f85ce1edbd136e",
      "value": 200000,
      "spent": false,
      "spender": null
    }
  ],
  "block": {
    "height": 832902,
    "position": 9
  },
  "deleted": false,
  "time": 1709431741,
  "rbf": false,
  "weight": 740
}

该结构中inputs中的就是输入的UTXO集合，可以是一个，也可以是多个。outputs是输出的UTXO集合。

除此外交易中还有给矿工的手续费fee，这些手续费最后也都会给到矿工。所以这里自然有一个等式：输入的UTXO总额=手续费+输出的UTXO总额。

你可能会想这么多的UTXO，矿工如何维护呢？一个方面，对于轻客户端来说，只需要关注自己需要关注的UTXO以及后面新增加的UTXO，这样数量就不会很大。

另一方面对于矿工来说，它将所有历史交易执行一遍后就会得到一个最新的UTXO池子，之后只需要维护这个UTXO池子不断基于新的区块做更新就好。