比特币和以太坊的计费方式-UTXO和账户余额

第0章介绍

本文介绍了比特币的核心概念，UTXO，以及账户系统与以太坊作为相同记账功能的对比。

虽然有很多文章涉及这两个概念，但我希望描述更容易理解。

第 1 章银行账户余额

你去银行存钱，银行会为你开一个账户。在用户层面，银行账户呈现银行卡账号和用户姓名。使用该帐户，您可以记录用户存了多少钱。

银行账户的“物理实体”是这样的：用户的账户和余额都存储在一个数据库中，最简单的就是Excel表格，例如：第一列是用户名，第一列是第二栏是卡号，第三栏是存款金额……

用户账户余额调整的实际过程是对数据库的更改。

很多科普比特币文章都用银行账户做类比，说比特币地址类似于银行账户，比特币地址后面的余额就相当于银行账户里的存款金额。可以理解，但涉及到比特币的底层设计时就不行了。

第 2 章比特币的 UTXO

比特币本质上并不像银行账户那样设计。要理解UTXO，我先讲一个故事。

在古代欧洲，如果A想寄东西给B，但又不想让邮递员偷看，就按照下面的流程来。

第一步，A将要发送的东西放入一个盒子并加锁a。然后发给B。因为是锁着的，邮递员是看不到的。

第二步，B收到盒子后，在盒子上加了一把锁b。发回给 A。

第三步，A收到后，解锁a锁，然后将带锁b的盒子发回给B，这样B收到后就可以打开盒子了。

这是古老的加密通信。

这个加密通信的过程总结如下：A为要发送的东西设置一个开启屏障，这样只有B的密钥才能解锁这个屏障。

现在我们要将上面的整个过程数字化，并将其转移到互联网上。因为在互联网上，B可以直接将自己的锁广播给A，可以省去上面的第一步。

A 有一份电子文件要发送给 B，所以你可以这样做：

第一步，B直接通过网络将自己的电子锁发送给A。请注意，由于此步骤未加密，因此 B 的电子锁对网络上的每个人都是可见的。

第二步，A拿到电子锁锁定文件并发送给B。由于文件是加密的，虽然网络上的任何人都可以看到加密后的文件，但无法解密。

第三步，B使用自己的电子密钥解锁加密文档，读取明文。

电子加密通讯已结束。

这种电子加密通信的过程可以概括为：A对通信内容设置了一个查看障碍，只有B可以解锁这个障碍。

现在我们将上述电子加密通信转换为发送比特币。

A 想向 B 发送 1 个比特币，它可以这样做：

第一步比特币地址可以查到账户本人吗，B直接将自己的比特币地址发送给A。请注意，发送过程是全网公开的，大家可以看到B的比特币地址。其实这个地址就是电子锁

第二步，A把B的地址当成电子锁，用这把锁锁住自己的一个比特币，然后锁定加密后的比特币发送到互联网。请注意，整个网络中的每个人都可以看到这个加密的比特币，但只有B拥有私钥（key），所以只有B才能再次解锁这个比特币，并再次加密到别人的地址。

A 这样就完成了向 B 发送 1 个比特币。

另外，第二步，A先用自己的私钥（key）解密自己的1个比特币（这是前人发给A的加密过程）然后可以结合重新加密B的地址。

向A发送比特币的过程总结如下：A为这个比特币设置了一个解锁障碍，这样只有B（私钥）才能解锁这个障碍。

所谓UTXO，就是只有B的私钥才能解锁的东西。在B未解锁之前，这个东西是解锁的，解锁状态是“未花费的钱”。比特币学术话语称为“未花费交易输出”，英文称为未花费交易输出。

你拥有多少比特币本质上就是你拥有多少 UTXO。

第 3 章 UTXO 的“物理实体”

以上是理解比特币UTXO概念表达的过程。 UTXO 的具体“物理实体”是什么样的？

UTXO 以数据的形式存在。数据存储在比特币客户端中。任何比特币客户端都可以保存比特币网络上的所有UTXO，也就是每个人的比特币。都存在于任何比特币客户端中。

一个特定的UTXO，比如你的一个比特币，存储的数据主要代表以下两种含义：

1是一个名为“satoshi”的数字，它是比特币的数量，1BTC=1亿聪。

2锁定脚本是第2章中描述的“解锁障碍”。如果有人想使用这个UTXO，他们必须提供满足“解锁条件”的数据。此数据通常称为已签名。

总而言之，UTXO 就是“一个数字加一个锁脚本”。

具体来说，UTXO存储在计算机中的主要数据有以下四部分：

1 生成本次UTXO交易的txid；

2 生成本次UTXO交易的输出序号序列。因为大部分交易都是一个或多个输入和多个输出，所以第一个输入序号是0，第二个是1。

3 锁定脚本lockscript。

4是金额值

第 4 章 UTXO 的好处

第一个好处是极度安全。发送比特币是先用私钥解密，然后加密成目标公钥的过程，而接收比特币只需要提供地址即可。除非加密和解密的加密算法被破解，否则不会有问题。这种加密算法非常安全。如果加密算法被破解，全世界的银行都将破产。这种事情发生的可能性几乎是不可能的。

第二个好处是隐私。如果用户每笔交易都使用一个地址，那么用户的资金就很难追踪。

第三个好处是非常大的可扩展性，它基于 SPV 验证、UTXO 证明和 UTXO 分片的理论。目前比特币（BTC和BCH）的内容还没有完全解决。如果解决了，比特币（BTC或BCH）可以扩展到无限tps。

第 5 章以太坊账户

相对于比特币的 UTXO，以太坊的账户余额系统很容易理解。可以直接用银行账户打个比方，准确的。

以太坊的账户体系是一个代表特定用户的“地址”，可以理解为银行卡号和用户名。当然，这个“地址”没有名字，也不需要身份证。在这个“地址”之后，可以创建一个值来充值以太坊的余额，还可以在地址中添加一些字段来充当“代币余额”，这意味着一个以太坊地址可以接收很多各种币。

将 ETH 发送到以太坊账户的过程与比特币不同。以太坊系统部署了一个“发送”函数，任何账户通过调用该函数向系统发送ETH。这类似于银行使用数据修改功能更改用户余额的方式。以太坊系统验证账户发送ETH的过程是验证交易是否是账户发送的。用户使用“签名”的方式来证明交易是账户所有者发出的。

第 6 章帐户系统的好处

Account System 相比 UTXO 优势明显，可以节省大量的交易字节空间。账户系统每笔交易只需要一个输入、一个输出和一个签名。 UTXO 可能需要多个输入，每个输入都需要单独签名，或者多个输出，每个输出都需要一个锁定脚本。这大大增加了事务中的字节数。

因为发送以太币是调用系统的发送函数，所以不需要在交易中留下“解锁脚本”和“锁定脚本”，UTXO系统相当于每笔交易都写“发送”。 “函数”比特币地址可以查到账户本人吗，即比特币系统中“发送函数”的代码，被无数次重复填写，都将被记录在区块链中。以太坊的发送函数的代码只需要部署在一个区块中，然后每次发送一笔交易都会被调用，无需重写代码。

帐户系统的另一大好处是能够编写复杂的状态。

UTXO 的余额只有两种状态——已使用或未使用。没有50%成本这样的概念。但是，以太坊的账户系统可以写消费条件。例如，您可以重写一个 send 函数，将输入到达的硬币发送到输出，这样就可以实现各种状态。这就是有状态智能合约的概念。如果你看一下EOS的ICO智能合约，它会发现每23小时可以向ICO地址发送相应的代币，你就会知道以太坊的发送币能写出多少种可能性。

比特币的脚本系统（BTC和BCH是一样的）不能写有状态的合约，但是以太坊可以轻松写出来。

第 7 章结论

比特币可以成功成为世界货币，UTXO是一个伟大的贡献者。

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