Bitcoin wallet unconfirmed 05、UTXO：未使用的交易输出，比特币的核心概念之一

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比特币系统中没有“账户”，只有“地址”。 您可以在比特币区块链上开通任意数量的钱包地址，您拥有的比特币数量是您所有钱包地址中比特币的总和。 比特币系统不会帮助您将这些地址聚合到您的账户中。

从我 (A) 到你 (B) 的比特币转账是从我的一个钱包地址到你的一个钱包地址。

以下讨论涉及比特币系统的一个关键技术细节：UTXO（未花费的交易输出）。 通证经济学专家孟岩曾写过一篇题为《其实没有比特币，只有UTXO》的文章。 这篇文章指出了比特币对计算机的意义——比特币是区块链账本输出的交易。

下面我们来看一下两人之间的转账交易流程，以更深入地了解UTXO：

假设我有 8 个比特币，这实际上意味着之前有一个交易将这些比特币转移到我的地址，这个交易的输出（即 8 个比特币）没有被使用，我有这 8 个比特币货币。

现在，我要发起一笔转账交易，其输入是给我这些比特币的最后一笔交易。

我要给你转账，我要做的就是，在最后一笔让我拥有这8个比特币的交易上签名，并将这个新的转账交易的输出地址设置为你的钱包地址。

就这样，我发起了一笔转账支付交易。 当矿工将这笔交易打包成一个新的区块，转账交易完成后，这8个比特币就属于你了。 您拥有的是您的交易未消耗的交易输出。

交易签名中涉及的比特币公私钥的非对称加密机制将在后面讨论。 为了便于理解和类比，钱包地址相当于房号和锁，私钥相当于钥匙，可以打开相应的锁。

上面两个人的转账交易过程是：我用私钥提取比特币（从一个输出是我地址的交易中），用私钥从我的地址到你的地址签署一个新的交易。 交易完成后，比特币将转入您的钱包地址。 您钱包中新交易的未花费交易输出，只有您的私钥才能打开。

从上面的讨论我们可以看出，比特币并不存在，只有未花费的交易输出（UTXO）。 每一个比特币都源于之前的交易，并且可以一路追溯。 一路回溯，在每一枚比特币的源头，都有一项特殊的交易，即比特币矿工挖矿获得奖励，每一枚比特币都是通过挖矿创造出来的。 假设我作为比特币矿工成功开采了 25 个比特币，那么这个特定交易的输入为 0，输出为 25 个比特币到矿工的钱包地址。

未花费的交易输出 (UTXO) 与我们熟悉的银行账户有很大不同。 为什么要使用这种设计？ 对比银行账户的UTXO和比特币，我们可以看出UTXO的优势。

1）UTXO旨在轻松确认比特币所有权

如果我用传统的账户设计，当我要转出8个比特币时，为了彻底避免欺诈，我们需要对之前的每一笔交易都一一追溯确认，以证明我确实有8个比特币。

按照目前的 UTXO 设计，要确认我拥有 8 个比特币，只需确认我在上次交易中确实得到了它们。 通常，只要最后一笔交易是真实的，我就拥有这些比特币。 而我们都知道，一个区块经过6次确认，里面的交易才算真实无误。

2）UTXO设计和区块链账本完全集成

区块链分类帐存储状态。 以太坊是对比特币区块链的改进。 在白皮书中，以太坊创始人Vitalik对比特币进行了分析。 他认为“比特币账本可以被认为是一个状态系统（state system）”。 以太坊也采用了这种状态转换系统的设计。 已确认，但有所改进。

从微观上看，区块链中的每一笔交易都是一个状态转换函数。 以太坊白皮书使用“以太坊状态转换函数”（state）来讨论区块链上的交易过程。

几乎所有的区块链都使用这种设计，其中每个新块与所有先前的块形成一个新状态比特币转到不存在的地址，依此类推。 确认后，之前的状态是不可篡改的，即不能随意改变。 UTXO（Unspent Transaction Outputs）就是为了对应这个状态而设计的。

增加对 UTXO 的理解

UTXO 是 Unspent Output（未花费交易输出）的简称。 每一个比特币其实都是一个UTXO，这是比特币的核心概念之一。

参考资料：《区块链：技术驱动的金融》中的相应讨论，以及《比特币和以太坊记账方法——UTXO和账户余额》一文（黄世亮/文）。

你的比特币是 UXTO

比特币挖矿节点获得新区块的挖矿奖励，例如 12.5 个比特币。 这时它的钱包地址得到一个UTXO，就是这个新区块的币本位交易。 （也称为铸币交易的输出）。 交易是一种特殊的交易，它没有输入，只有输出。

当A要给B转比特币时，流程就是用私钥在A的钱包地址中对之前的UTXO进行签名，然后发送到B的地址。 这个过程是一笔新的交易，B拿到的是一个新的UTXO。

这就是为什么有人说这个世界上没有比特币，只有UTXO，而你地址中的比特币指的是未花费的交易输出。

详细了解资金从 A 转移到 B 的过程

假设A（Alice）向B（Bob）转账，转账过程可以分为三个阶段（见图1）：

1）假设Alice之前挖了12.5个比特币，这些比特币是她地址中交易的UTXO。

2）Alice发起一笔交易，输入是她之前的交易，输出是Bob的地址，金额是12.5个比特币，Alice用她的私钥对交易进行签名。

这里简化了交易流程，只讨论转移上一笔交易的所有输出的情况。 如果试图从先前交易的输出中转移一些比特币，则需要稍微复杂的处理。

根据比特币系统的设计，比特币交易也遵循一个原则：每笔交易的输入值必须全部花完，不能只花掉一部分。 比如钱包地址里只有8个比特币，我要给你转比特币，就很简单了。 我发起交易，将这8个比特币转入你的钱包地址，我签字确认交易。 但是如果我的钱包地址里有25个比特币，那么我发起的交易不是给你转8个比特币，那么我的钱包地址里还剩17个比特币。 我此时发起的交易是：从我的钱包地址转8个比特币给你，同时转17个比特币到我的同一个地址。

3) 当交易被区块链确认后，Alice 的 UTXO 变为 0。Bob 的地址中，也有一个数量为 12.5 的 UTXO。

图 1：比特币转账的三个阶段

这些存放在 Bob 钱包地址中的比特币，只能用 Bob 的私钥签名，才能转给他人。

如果 Bob 想把这些比特币转给别人，重复上面的过程。

简单来说，比特币从一个地址转移到另一个地址的过程就是用这个地址对应的私钥打开比特币，然后加密到另一个地址的过程。 这个私钥的开启和加密就是签名的过程。 在这个过程中，接收比特币的一方不需要使用自己的私钥。

我的比特币是什么样子的？ 他们在哪里？

刚接触比特币的人问：我的比特币长什么样？ 它们存在于何处？

如果您想到的参考是在现实世界中购买金币，那么这里是另一回事，您的比特币不存储在您的家中或金库中比特币转到不存在的地址，没有代表“您的比特币”的数字文件。

如果你在脑海中指的是银行存款，那么你可以假设你的比特币“活”在账本上，我们已经知道在数字世界中，价值是账本上的“记录”。

不同之处在于，对于比特币，这个分类账不是银行的中央数据库。 比特币的账本是存在于去中心化网络上的分布式账本。 任何人都可以访问网络并下载分类帐。 但是，您地址中的比特币只能通过您的私钥使用。

我们也可以换个角度来看，你的比特币呢？ 前面说了，比特币是一个UTXO，所以比特币可以看作是物理世界中金币和银行存款这两个概念的混合体：

为什么是UTXO的形式

UTXO 与我们熟悉的账户概念有很大不同。 账户是我们每天接触最多的东西。 比如我在银行开了一个账户，账户里的余额就是我的钱。

但是比特币网络没有账户的概念，你可以有多个钱包地址，每个钱包地址有多个UTXO，你的钱就是所有这些地址中UTXO的总和。

中本聪发明比特币的目的是创造点对点电子现金。 UTXO的设计可以看成是参考了现金的思想：我们可以把现金放在这个口袋里，把一些现金放在那个柜子的角落里。 比特币钱包是未经证实的，所以没有账户，你放各处的现金加起来就是你所有的钱。

UTXO的设计还有一个技术原因，这种特殊的数据结构使得双花更容易验证。 相比：

这种设计使得比特币系统作为电子现金系统具有高度的可扩展性。 当然，我们很快就会看到，被普遍认为是区块链2.0的以太坊并没有继续采用UTXO的设计，而是考虑到其他因素，不惜一切代价采用了账户余额设计，本聪可能已经考虑到了复杂性.

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