比特币交易模型 - UTXO 技术分析

主题：比特币交易模型 UTXO 技术分析

时间：6-2月（周六）9pm-10pm）

主持人：裴尧

特邀嘉宾：胡华杰

信息：交易费用的官方说明

讨论内容：

双花问题：因为比特币网络会有一个天然的问题，也就是所谓的分叉问题，可能总会有多个比特币矿工挖合法区块，然后链上就会出现分叉，那么这个时候，为了解决这个问题，规定保留最长的链，此时就会出现所谓的双花问题。

SPV：这个词的意思叫做简单的支付验证，重点是支付验证，不是交易验证。它只是确认付款是否存在。这里有一个核心的技术概念，就是默克尔树这样的数据结构。比特币区块分为区块头，每个区块头为 80 个字节。固定长度，这个块头包含了默克尔树的根节点。这个根节点有什么用，可以用来验证它是否包含这个交易。如何验证？首先比特币交易最小交易多少，定位交易存在于哪个区块。然后得到该区块上的交易所在的默克尔树的验证路径，然后计算默克尔根节点的值是否相等就知道交易是否存在。这种方法有什么好处，因为每个区块头都是固定的 80 字节。就算交易头数据按照现在的交易量存储一百年，也只有几百兆。估计有400兆左右，不是很大。

UTXO模型的技术知识：不使用传统的基于账户的记账模型。传统的事务模型使用这种模型来存储用户数据，因为它基于传统的关系数据库，可以很容易地通过事务支持来实现。在区块链网络上，不可能用这种中心化的数据库方式来解决问题。它改变了思维方式，即记录交易流向。山下。传统的账户模型本质上只记录结果。这种方法不仅复杂，而且容易出错。比特币本身的理念是数据不可篡改，最重要的实现就是记录整个流动过程，就像时间一样，一切都井然有序。根据git的版本原则，任何修改都会被记录下来。用编程术语来说，可以理解为：面向过程，关注过程而不仅仅是结果。因为有过程，所以有结果。 .

讨论记录

颜颜：大家好，周六晚9点，HiBlock区块链社区专栏“众说区块链”准时与大家见面，我是主持人裴瑶，非常感谢大家对社区的支持。

据媒体报道，半个月前，一名恶意矿工成功双花攻击比特币黄金（BTG）网络，获得51%的算力，并获得巨额利润。作为第 27 大损失的加密货币，Bitcoin Gold 此次并未对个人用户造成任何损失，但如果攻击者仍有足够的算力，则不排除被攻击的可能。

双花问题、交易验证问题、51%算力攻击是什么意思？最长的链会被追上吗，SPV机制是否完善，如何有效防止双花攻击？

本期《众说区块链》的主题是“比特币交易模型UTXO的技术分析”，大家可以围绕这个话题分享你的观点和见解。

接下来，欢迎本期特邀嘉宾胡华杰，带领大家一起聊聊UTXO技术~~

@Huhuajie：今天我们来说说比特币的底层技术之一，UTXO模型，包括SPV等。

@Huhuajie：之前参加过一个活动，大神说51%供应的问题。大神说了什么？他表示，如果前三名矿工被控制，那么比特币网络将注定失败。如何做呢？他说他们会拥有51%的算力，这样你就可以把你所有的钱转到他们的账户里

@胡华杰：相信大家一定看到了问题。我不会再抱怨了。直接说，其实所谓的算力攻击问题，就算没有51%，还是有可能的。所谓算力攻击和数据篡改根本不是一个概念。数据的篡改由密码学保证，并由一组机制确定。即使只有一个节点，也无法篡改数据，很可能整个数据都丢失了。

@何强：掌握51%的算力是什么意思？

@Victor H Rakuten：这意味着决定哪些区块可以上链。哪些块也可以被丢弃。

@fan Jingwei：我不明白算力的定义。我觉得只要比全网所有人都快，就能实现双倍支付

@何强：速度不是决定性因素@范经纬

@Huhuajie：所谓的双花问题是这样的，因为比特币网络会有一个天然的问题，即所谓的分叉问题，可能一直都会出现。比特币矿工挖出一个合法区块，然后在链上出现一个分叉。这时，为了解决这个问题，规定保留最长的链。这时候就会出现所谓的双花问题。

@Huhuajie：比如第一次显示我的交易进入区块链，但是过了一段时间，可能是因为分叉的问题，花的钱又回来了，因为这个时候出现了分叉，导致我的交易所在的区块丢失。如果此时商家已经确认支付，发现钱没了。

@范经纬：@何强 为什么？我不能通过产生最快的块来控制分叉吗？

@何强：@范经纬 封杀只是第一步。您还必须完成整个链条的簿记。就像接力跑一样，你们是一个团队，一个人跑快也没用

@范经纬：不是和区块同时播出吗？其他节点只做合法验证，接收我的区块并记录下来。如果网络传播速度一样，我仍然可以保证我可以控制分叉，对吧？

@Huhuajie：接下来说说SPV。这个词的意思叫做简单的支付验证。重点是支付验证，而不是交易验证。只是为了确认付款是否存在？这里有一个核心的技术概念，就是像默克尔树这样的数据结构。比特币区块分为区块头，区块头是固定长度的 80 字节。该区块头包含默克尔树的根节点。这个根节点有什么用，可以用来验证是否包含这个交易

@无声：360所谓的史诗级，到底是什么

@胡华杰：如何验证？首先定位交易存在的区块，然后获取交易所在的默克尔树在该区块上的验证路径，然后通过哈希计算默克尔根节点的值是否相等。知道这个交易是否存在。这种方法有什么好处，因为每个区块头是固定的80字节，即使按照目前的交易量，交易头数据存储一百年，也只有几百兆，估计是大约 400 兆字节。不是很大。

@胡华杰：是时候开始真人秀了！下面说一下UTXO模型的技术知识。我认为这是区块链技术中最了不起的发明之一。许多人认为比特币是各种现有技术的组合。其实里面有很多技术。哥哥自己的发明，这就是其中之一。许多其他区块链理所当然地认为他们已经修改或取消了 UTXO 模型并创建了自己的独特链。事实上，他们中的许多人最终都变回来了。

@胡华杰：图片来自btc币官网

@何强：UTXO是SPV的实现？

@胡华杰：UTXO是交易模型的内容，spv是简单的支付验证技术

@何强：UTXO类似于现在常见的交易方式？

@胡华杰：为什么说这个设计很巧妙？也就是说，它不使用传统的基于帐户的会计模型。传统的事务模型使用这种模型来存储用户数据，因为它基于传统的关系数据库，可以很容易地通过事务支持来实现。在区块链网络上，不可能用这种中心化的数据库方式来解决问题。它改变了思维方式，也就是记录交易的流向，就像是那种用来从山上取水引到山底的竹管。传统的账户模型本质上只记录结果。这种方法复杂且容易出错。比特币本身的理念是数据不可篡改，最重要的实现是记录整个流通过程。就像时间一样，一切都井然有序。根据git的版本原则，任何修改都会被记录下来。用编程术语来说，可以理解为：面向过程，关注过程而不仅仅是结果。因为有过程就有结果。但是只记录结果，不知道结果是怎么来的。

@胡华杰：这里提一下比特币，别看成只有2100万，其实比特币的最小单位是聪，1比特币=1亿聪

@何强：但是现在的银行交易，无论从哪个维度，也能按照时间线记录整个流通过程吗？例如，如果我将钱存入银行，银行实际上知道钱的去向。

@Huhuajie：比特币分为普通支付交易和coinbase交易。比特币的来源是矿工挖出来的，所以除了coinbase的交易，其他的交易都必须有输入和输出，输入和输出的差就是矿工费。每一笔交易发生后，就相当于一笔一笔交易留下的资金，从上一次轻敲开始，所以付出的钱就相当于一笔暂时存放在这里等待随时流出的资金。这证明了那句话，钱是用来花钱的。

@fengjing縠wenping：@何强 你问的很好。以太坊有一个账户。以太坊的解决方案是保存所有的账户状态和交易数据，以便交易数据和最终受影响的账户状态进行比较（正确）。这与一般银行会计方法相同。在比特币网络中，没有账户，通过UTXO也可以达到同样的效果，也就是交易流。

@何强：@fengjing縠文平 clear.

@何强：输入和输出的区别就是矿工费===这是不能提前改的还是以后可以动态调整的？

@Huhuajie：这个矿工的手续费是这样的，平时可以选择free，但其实有些钱包会默认选择小费，有些矿工会选择高手续费其实这是个复杂的问题，而且里面有游戏问题。

@fengjing縠wenping：所以还是可以手动指定的

@胡华杰：

@Huhuajie：这里是官方的说明，每笔比特币交易花费零个或多个比特币给零个或多个接收者。花费的金额和收到的金额之间的差额就是交易费用（必须为零或更多）。

@何强：@胡华杰 知道了。

@fengjing縠wenping：wiki里的解释是会根据市场情况动态调整，包括区块大小、供需比例，具体细节估计看代码

@胡华杰：我先分享比特币的技术。一般来说，我建议你直接去官网阅读官方wiki和开发手册，包括源码，才能真正了解和掌握比特币和区块链的底层技术，有助于提高技术区块链的研发能力。

@记住。 . . ：如果采用传统的记账方式比特币交易最小交易多少，一旦一个人的账户余额发生变化，为了防止双花，整个网络账户的余额必须同时更新，效率低，容易造成数据冗余，比如我的账户。 btc没必要搬，但是因为别人的账户变了，我的账户也得更新。试想一下，我的账号每天需要被动更新多少次，每次更新的数据都被记录下来，数据量估计没用。连谷歌的数据库都需要多长时间才能爆炸。 . . 虽然btc这么多年稳定运行，但数据量只有几百g。正是因为UTXO模型，完美解决了数据存储和双花问题。多么天才的设计

@Cynthia ：其实很多人之前并不了解 UTXO。这次胡老师重点分享，给大家带来了很多干货。你明白吗？如有任何问题，可请他们互相交流，此时间将延长半小时讨论。

@记住。 . ,: 所以有人说中本聪是第一个应该获得诺贝尔经济学奖和图灵奖的人。

@胡华杰：极简设计完美记录交易流向，是UTXO设计的好去处

@何强：但我总觉得中本聪的背后是一个团队和一个公司。 不是一个人。 . 还有哪些像比特币中的 UTXO 一样吸引眼球的设计？

@胡华杰：很简单，不需要事务，不需要复杂的锁，单向通信，关注过程，不需要关注结果

@何强：能不能具体点说一下？这样学习的时候最好更有针对性

@Huhuajie：比如：A给B转账100元。我的传统思路是A同时减100，B同时增加100。把它想象成互相伤害的同时行为，你多就意味着我少。 UTXO的记录方式很简单，A->B，这个过程记录不需要交易，也不需要任何原子操作。而且它也抓住了事物的本质，很容易理解这种转移行为。钱不多也不少，只是换了个主人。世界依旧美好

@fengjing縠wenping：比特币的核心创新大概是UTXO，其他相关技术也不是什么新鲜事了。

@yanyan：谢谢胡华杰先生的分享和大家的参与。今天就讲到这里，大家可以继续消化。讨论的内容会沉淀出来发布在公众号上，想问的可以在文末留言~