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    區塊連技術

    UTXO比特幣交易生成及驗證的一個核心概念

    未知 admin發布時間 2018-09-28 16:13
    比特幣網絡不是賬本/余額模型,而是UTXO模型,UTXO是比特幣交易生成及驗證的一個核心概念。交易構成了一組鏈式結構,所有合法的比特幣交易都可以追溯到前向一個或多個交易的輸出,這些鏈條的源頭都是挖礦獎勵,末尾則是當前未花費的交易輸出。所有的未花費(使用)的輸出即整個比特幣網絡的UTXO。什么是UTXO呢?

    TX是Transaction(交易)的縮寫,TXO即為 TX output(交易輸出):包含一個value值和一段腳本,該腳本規定了誰有權使用這筆交易(比如需要私鑰簽名)。UTXO就是Unspent TXO(未花費的交易輸出),比特幣網絡規定,只有對“尚未使用過”的交易簽名才能是有效簽名。每筆交易都有若干交易輸入,也就是資金來源,也都有若干筆交易輸出,即資金去向。一般來說,每一筆交易都要花費(spend)一筆輸入,產生一筆輸出,而其所產生的輸出,就是“未花費過的交易輸出”,也就是 UTXO。
    比特幣交易遵守以下規則:

    1、所有的資金來源都必須來自前面某一個或者幾個交易的 UTXO,歷史交易出入相接,生生不息,錢就在交易之間流動起來了。

    2、任何一筆交易的交易輸入總量必須等于交易輸出總量,等式兩邊必須配平。

    數字貨幣無法像金屬貨幣(比如黃金)那樣,僅靠物理轉移即可轉移所有權————即當A將一份黃金交給B后,A必然不再擁有這份黃金。

    而A將一份數字貨幣轉給(簽名)B后,A仍可以把同一筆交易轉給C,因為A掌握私鑰,這兩份簽名均為有效簽名,這就構成了“雙花”。以往的密碼學貨幣無法有效解決雙花問題,因而無法擺脫對第三方中心化機構認證的依賴(第三方信任)。因此必須有一種機制來確保每筆交易只能使用一次,即只有對“尚未使用過”的交易簽名才能是有效簽名。

    比特幣規定每一筆新的交易的輸入必須是某筆交易未花費的輸出,每一筆輸入同時也需要上一筆輸出所對應的私鑰進行簽名,并且每個比特幣的節點都會存儲當前整個區塊鏈上的UTXO,整個網絡上的節點通過UTXO及簽名算法來驗證新交易的合法性。這樣,節點不需要追溯歷史就可以驗證新交易的合法性。

    UTXO模型的好處是:

    可擴展性 - 由于可以同時處理多個UTXO,因此可以實現并行事務并鼓勵可伸縮性創新。

    隱私 - 甚至比特幣也不是一個完全匿名的系統,但只要用戶為每筆交易使用新地址,UTXO就可以提供更高級別的隱私。 如果需要增強隱私性,可以考慮更復雜的方案,例如環簽名。

    相比使用賬戶/余額模型的以太坊來說,這種模型的復雜度更高,效率也不及后者,但對于雙花攻擊的抗性更強。目前除了比特幣,也有一些其他的區塊鏈開始推廣這種模型,例如Hyperledger,理由也正如前述,允許并行處理多個交易,同時可以保護隱私。但反對使用UTXO模型的人認為,UTXO在實際運行中會比理論上產生更大的復雜性,而這可能是沒必要的,而且由于其無狀態性,和智能合約的契合性不好。
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