什么是UTXO？浅谈比特币账户模型

1：什么是UTXO？

UTXO的英文全称是Unspent Transaction Output，中文翻译为：未花费的交易输出。 我们可以将 UTXO 理解为交易过程中的一种数据结构。 未花费的交易输出UTXO是包含交易数据和执行代码的数据结构，一般可以理解为某个仓库（某个地址）已经收到但还没有花费的加密数字货币。 基于区块链的加密货币使用 UTXO 来验证一个人（实际上是一个地址）是否拥有未使用的加密货币用于支付。

UTXO模型是由中本聪在比特币模型中创建并引用的，因为说到UTXO，我们总是首先想到比特币，但需要指出的是，UTXO并不是比特币独有的，当然UTXO和区块链也没有必然联系，比如你可以模仿比特币但不使用UTXO模型。

PS：有些博文解释为未消费的交易输出。

我个人认为这是不合理的。 比特币的流通过程是一个输入输出的过程。 我们知道，比特币只是其中一种以区块链为底层技术的应用，所以比特币本身实践的是“价值”的传递（“价值”传递方式是为了区分当前在“数据”上的传递（字节复制）互联网，例如传输文件）。 这个价值转移的过程其实就是一个交易过程。

话虽如此，我想解释一下TX的含义。 通过上面的英文全名分析，我们知道TX替换Transiaction。 但为什么？

原因一：在比特币社区，大家习惯性的使用TX而不是Transaction。

比特币区块描述

其中：TX代表Transaction，数字“44”代表这个区块打包的交易数量。

PS1：关于区块结构及解析，本专栏系列文章会详细讲解，敬请期待。

PS2：至于什么是加密数字货币浏览器？ 什么是加密货币（什么是比特币）？ 将在本专栏系列文章中详细讲解卖出比特币是合法收入嘛，敬请期待。

2：什么是常规账户余额系统和比特币账户模型？

我们通常理解的账户余额系统是什么样的？这里有一个转账的例子

案例背景：TT在第三方集中支付系统账户（如招商银行账户）有1000元存款，ZY有2000元，TXT有3000元。

操作如下：

操作一：TT于某日向ZY转800元； 操作2：ZY再转500元到TXT。

假设平台手续费为0，那么在每一步操作中，第三方支付账户系统需要做如下逻辑（以操作1为例）：

(1)判断TT账户余额是否足够800元。 否则，操作将失败，交易将被取消。 转到（2）如果够了；

（2）TT账户余额减少800，ZY账户余额增加500； 这一步是一个事务性的操作，可以理解为成功和失败。

在步骤（2）中，如果时间间隔存在时间差（现实中会出现这种情况），那么就会出现常见的“双花问题”（也叫双重支付攻击，double spent attack）

操作1结束，操作2类似，不再赘述，如下图

转移操作前的初始状态

操作1转账后余额状态

操作2转账后的余额状态

（1）目前银行支付系统和证券交易系统，包括互联网第三方支付系统（如支付宝等）的核心都是基于账户（account based）的设计，底层数据是由关系数据库（RMDB：Relation Manage DataBase）支持。

（2）RMDB的优点是可以支持事务性操作，RMDB的ACID特性（原子性、一致性、隔离性、持久性）。

比特币的账户模型基于 UTXO 数据结构

业内流行一句话：“其实没有比特币，只有UTXO”——孟岩； 个人同意。

在一笔比特币交易中，每笔交易都会有“交易输入”（即资产的来源）和“交易输出”（即资产的去向，当然在比特币模型中称为未花费的交易输出） .

可以通俗地理解：别人付给你的钱是“交易输入”，你收到的钱是“交易输出”。

每笔交易中可能有多个“交易输入”和多个“交易输出”。 每个事务都按照时间戳发生的顺序使用固定编码进行编程。

而且，任何一个“交易输入”都是前一个订单中某个交易产生的一个“未花费的交易输出”，就像连接一条链一样，前后环环相扣，前一个链块的输出就是下一个链块的输入。下一个链块。

UTXO交易的构成

比特币交易的过程是什么样的？ 下面举例说明：

案例背景：TT的钱包（对应公钥地址A）有12.5个比特币（实际为UTXO），ZY钱包（对应公钥地址B）有5个比特币，TXT钱包（对应公钥地址C）有0个比特币它。

操作（1）TT向TXT支付一笔5比特币；

操作（2）TT向TXT再支付2个比特币；

操作（3）ZY向TXT支付1个比特币；

操作（4）TXT转账给别人支付一笔3.5个比特币。

那么，一个比特币（UTXO）找零在TXT的钱包里是什么样子的呢？

比特币变动结果如下：

操作(1)后，TXT钱包中有一条大小为5的UTXO收入交易记录，共计一条，净UTXO：5条；

(2)操作后，TXT钱包中有两条大小为5的UTXO收入交易记录和一条大小为2的UTXO收入交易，净UTXO：7；

(3)操作后，TXT钱包中有3条UTXO收入交易记录，一条大小为5，一条大小为2，一条大小为1，净UTXO为8；

警告：

(4)操作后，在TXT钱包中基于(3)，增加一条支出大小为5 UTXO，再增加一条大小为1.5的收入交易记录。 Net UTXO：3-->4.5（最终状态）；

为什么？

原因是：在UTXO模型中，交易处理的基本单位是交易记录，任何一笔交易的输入都是某笔交易的输出。 可以简单理解为：以上三种收益分别为1、2、5的UTXO是面额为1、2、5的三种币，币的消费不会断，只适当花掉其中一种币，然后接受对方找零（其实不是对方找零，比特币交易系统自动帮我们做找零操作，UTXO接收方（目标地址）无法感知）；

总结一下，UTXO的三大原则

1）所有交易都从coinbase开始（即从挖矿奖励开始）；

2）除coinbase交易外，所有交易输入必须来自之前一笔或数笔交易的UTXO输出。

3）每笔交易的总交易支出等于总交易收入；

UTXO和支付系统账户模型有什么区别？

1）在比特币系统中，没有账户的概念，也就没有余额的概念，有的只是UTXO。 在比特币交易系统中，通过一系列相关联的交易来计算。 概念），一共有多少个UTXO，这个UTXO的计算值用来判断一个地址是否有能力转账一笔交易。

2）区别

在支付系统的账户模型中，一个账户有一个账户名（账户唯一ID）和一个密码，通过对账户ID和密码的认证，获得账户的使用权和控制权。 也就是说，账户中的所有资产都属于通过密码安全认证的人。

在比特币交易系统中，没有账户ID和账户密码，也没有账户余额计算。 但是有公钥（钱包地址）和秘钥，可以简单类比理解：公钥就是账户ID，私钥就是账户密码。 在比特币交易系统中，如果知道对方的公钥，就可以向对方转账进行交易。 拥有私钥就意味着有权使用和控制该地址下的所有UTXO。

个人理解：UTXO账户模型中没有账户余额的概念。 输入/输出记录只有一条，都是交易记录。 A转5个比特币给B，也就是说这笔交易的输入是5，来自A的账户地址，交易输出也是5，输出的交易地址是B的账户地址

1）001号交易为Coinbase交易，即挖矿交易。 在这笔交易中，“输入”部分没有对应的“输出”，而是系统直接奖励并发行比特币。 矿工 Alice 得到 12.5 个比特币的奖励放在 001 号交易的“输出”部分。此时，对于有权控制这 12.5 个比特币的 Alice 来说，这 12.5 个比特币的输出可以作为“输入” ”的下一笔交易。 顾名思义，这个“输出”叫做 Alice 的 unspent output，就是 Alice 的 UTXO 的意思。

2）在002号交易中，Alice转了6个比特币到Bob的地址，Alice找到了自己的UTXO（如果Alice有多个UTXO，可以按照一定的规则选择，比如先花掉小的）。 由于只需要转出6个比特币，但是​​UTXO中有12.5个，需要将其中的6.5个改成自己的地址，从而导致002号交易输出。注意002号交易输出中Alice的地址是可以和001号Alice的地址不一样卖出比特币是合法收入嘛，只要属于Alice自己的钱包地址即可。

3）在003号交易中，Bob转了2个比特币到Lily的地址。 过程与002号交易相同，这里不再赘述。

4）交易的输入使用上一笔交易的输出