UTXO(Unspent Transaction Output)在比特币中类似于以太坊中的账户模型。 在比特币种,一笔交易的每一条输入和输出实际上都是 UTXO,输入 UTXO 就是以前交易剩下的, 更准确的说是以前交易的输出 UTXO。

除了 coinbase 交易(挖矿奖励)没有输入 UTXO 之外,其它交易都有输入和输出,都可以为多个。

下图来自《白话区块链》一书

transactions

上图中有 3 笔交易:

  1. 第一笔交易来自挖矿,没有输入,输出为 Alice 地址,可以简单理解为一个 UTXO
  2. 第二笔交易是 Alice 转账给 Bob,输入是 Alice 的地址,输出为 Bob 地址和 Alice 地址,因为有余额
  3. 第三笔交易是 Bob 转账给 Lily,和上一笔交易类似

联系到现实中的使用,用户可以创建任意多的地址,可以通过地址接收转账,或者转账给他人。 那么,地址和 UTXO 是什么关系呢?可以看到,地址是可以反复使用的,每一次使用,要么作为输入,要么作为输出, 如果是作为输入,未使用的余额会自动输出到该地址,也就是找零的过程。

每一次交易的输入输出都是 UTXO,输出产生 UTXO,输入使用 UTXO。

例如:Alice 有一个地址,分别有 Bob 和 Lily 转账给 Alice 的这个地址,转账之后,Alice 实际上就有 2 个未使用的 UTXO 可以使用,而非一个,比特币永远不会合并一个地址里的 UTXO,每一个 UTXO 都是可以追踪的, 知道从矿工挖出的 coinbase 交易。

虽然,我们在使用钱包或者交易所的时候,在地址下看到的该地址的所有余额。

那么,看了上面的示例图,是否会觉得所有的交易都会连成一条链呢?

我们再看下比特币白皮书中的交易是怎样链接起来的。

We define an electronic coin as a chain of digital signatures. Each owner transfers the coin to the next by digitally signing a hash of the previous transaction and the public key of the next owner and adding these to the end of the coin. A payee can verify the signatures to verify the chain of ownership.

transaction chain

所以,看了白皮书中的图之后,进一步会觉得所有的交易都会连成一条链。

但是仔细一想就会觉得不对,比特币的产生是每个块都会产生,产生比特币的 coinbase 交易, 显然是没有上一笔交易的,所以,很显然每个区块链的第一笔交易,即 coinbase 交易, 会是一条交易链的一个头(只所以说是一个头,因为一笔交易中可能有多个输入)。

下图取自比特币白皮书

multi input

看了下图或许更清晰一点:

tx chains

下面我们来看看比特币的地址

  1. 比特币地址是通过公钥处理而来的,并且是不可逆的,所以,不能通过地址提取公钥
  2. 地址是公开的,谁都可以查到地址上有多少比特币
  3. 但是,只有拥有生成地址的公钥对应的私钥的人才能使用地址中的比特币

然后,再来真真切切的看一个交易的内容:

tx content

input,output 中可以有多个输入或者输出,上面的例子中只有一个,previous tx 表示输入 UTXO 是从哪比交易中产生的, 并且产生的序号是多少(Index),所以,这样子就定位了一个以前的输出 UTXO 作为这次的输入。

scriptSig 中包含两部分内容,对交易中某些字段的签名以及他的公钥, 签名用来验证消费 UTXO 的人真正有对应的私钥;公钥用来验证这个输入 UTXO 的地址是否属于这个公钥。

这里有必要再解释一下:你需要花费一个 UTXO,那么需要提供签名和公钥,验证你对 UTXO 有所有权的过程如下:

  1. 通过公钥计算出地址,然后和 UTXO 的地址想比,确保一致,这样证明你提供确实拥有该地址
  2. 通过公钥来验证签名,如果通过,则证明你拥有对应的私钥

这样,通过验证之后,就能证明你对该 UTXO 的所有权了,就能花费该 UTXO 了。

在 output 中,则对应每个输出 UTXO,包含输出的比特币量,以及 scriptPubKey,即收款人的地址, 这里不要以为是收款人的公钥,收款人的公钥发送人是不知道的。

总结下来,如果要花费某个地址中的余额,实际上可能会花费多个 UTXO,而这些细节对于用来说都是隐藏的。