在本文中，我們將詳細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)時候，當(dāng)我們談到交易時，我們習(xí)慣于想到帳戶/余額系統(tǒng)。這意味著系統(tǒng)中的每個用戶都有一個帳戶，每個帳戶都與一個余額相關(guān)聯(lián)，該余額決定帳戶擁有多少錢或數(shù)字。

當(dāng)系統(tǒng)中的一個用戶通過向系統(tǒng)中的另一個用戶發(fā)送金錢來進行交易時，帳戶余額將被更新。例如，如果A最初有10個比特幣，B有5個比特幣，如果A向B發(fā)送2個比特幣進行交易，A最終得到10 - 2=8個比特幣，B最終得到5+2=7個比特幣。

交易如何在帳戶/余額系統(tǒng)中運作

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比特幣地址的比特幣余額。相反，區(qū)塊鏈存儲了比特幣交易數(shù)據(jù)的整個歷史，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檢查和求和與該地址相關(guān)的所有UTXO來計算。當(dāng)使用UTXO時，它將從交易池中刪除，這將在計算余額時反映出來。

一個可視化的演示如何在UTXO系統(tǒng)中計算平衡

在比特幣中，UTXO是一個離散的比特幣單元，它可以包含任何數(shù)量的固定不變值。一個UTXO可以代表0.1個比特幣，1個比特幣，甚至100個比特幣。無論該值本身的大小如何，該值都與惟一的UTXO關(guān)聯(lián)，UTXO可以通過其id來識別。根據(jù)定義，每個UTXO都是交易輸出的結(jié)果，并與一個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——如果不進行交易處理，就不能將一個UTXO轉(zhuǎn)換成兩個或更多更小的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UTXO，并且只能通過將其中之一發(fā)送給B進行一次交易。相反，當(dāng)A將他的UTXO分成兩個UTXO，每個0.5個BTC，A將需要在兩個獨立的交易中使用兩個UTXO：她將發(fā)送一個給B作為付款，另一個給她自己。這個問題將在下一個問題中得到更清楚的說明。

3.比特幣交易究竟是如何運作的？

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UTXO都使用一個鎖定腳本ScriptPubKey鎖定。這個腳本確保只有交易的預(yù)期接收者才能訪問發(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制。

交易的接收者可以通過使用解鎖腳本ScriptSig訪問他們的UTXO，該腳本被UTXO的接收者用來證明他們擁有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《PubKey》進行哈希，并與ScriptPubKey中的《PubKeyHash》進行比較，以檢查試圖訪問UTXO的用戶是否確實擁有與比特幣地址關(guān)聯(lián)的公鑰。接下來，將《Sig》與《PubKey》進行比較，以驗證用于生成比特幣簽名的私鑰確實是生成（已正確驗證）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，發(fā)送方再次使用接收方的ScriptPubKey鎖定UTXO。因此，比特幣交易是一個鎖定和解鎖UTXO的連續(xù)循環(huán)。

4. 我能舉個比特幣交易的例子嗎？

我們可以用一個例子來理解比特幣交易是如何進行的。蛋糕買家希望從蛋糕賣家那里購買一個價值5比特幣的蛋糕。由于買蛋糕的人沒有一個恰好是5 BTC的UTXO，她選擇了2個UTXO來覆蓋5 BTC的價格，生成了5 BTC的輸出發(fā)送給蛋糕賣家，0.5 BTC的變化返回給蛋糕買家。

演示如何在交易中創(chuàng)建和使用UTXOs的可視化程序。

在交易級別上，蛋糕購買者使用ScriptSig（作為輸入）解鎖UTXO_3和UTXO_5的ScriptPubKey。一旦這樣做，就會生成兩個輸出并使用自己的ScriptPubKey鎖定它們。當(dāng)?shù)案怃N售商想要使用這個UTXO時，他必須使用他的ScriptSig來解鎖它。

買蛋糕的人打開她以前的UTXO用于消費，并創(chuàng)建新的UTXO發(fā)送給蛋糕銷售者和她自己。

5. 如何向節(jié)點廣播交易？

對于大多數(shù)用戶，沒有必要這樣做。您只需使用一個比特幣walletclient，輸入您希望進行的交易的詳細信息，然后單擊send。客戶端將為您廣播交易。

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

6. 每個比特幣塊可以有多少交易？

每個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交易的類型和大小。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，那么一個比特幣塊可以有任意多的交易。

實際上，到2019年1月，每個區(qū)塊的平均交易數(shù)量約為2100筆。這個數(shù)字可能比它應(yīng)該的低，因為存在著正在開采的空塊。

（注：Segwit（隔離見證）是比特幣網(wǎng)絡(luò)中的一個軟分支，它允許將交易數(shù)據(jù)存儲在一個擴展塊中，允許大于2兆字節(jié)的塊存儲更多的交易數(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

在本文中，我們研究了UTXO模型的細節(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。