UTXO

一、什么是UTXO？

UTXO（Unspent Transaction Output）指未花費的交易輸出。

每筆比特幣交易都有輸入和輸出，別人付給你的錢是“交易輸入”，你收到的錢是“交易輸出”。

你一定會奇怪，你收到的錢明明放在賬戶里沒動，為什么會被叫做“輸出”？

對，這就是“輸出”，只不過是“未花費的交易輸出”。一旦你支付出去，就是真正的“交易輸出”。

如果xxx昨天轉你1.5個比特幣，交易是這樣的：

綠箭頭左右兩側，分別是xxx和你的地址。

注意：地址看起來像賬戶，但它不是賬戶，因為賬戶的另一頭對應你的姓名和密碼，而地址的另一頭卻只有公鑰和私鑰。

換句話說，比特幣系統根本不認識持幣者是誰，它只認識私鑰和公鑰。

那么飄來一個問題：xxx轉給你你1.5個比特幣，你的地址收到幣的一瞬間，余額是多少？

答案是：沒有余額。

這1.5個比特幣不是余額，而是你地址里的未花費交易輸出（UTXO）。

xxx賬戶之所以沒有余額，不是因為沒有幣，而是比特幣系統沒有“賬戶”一說，只有“地址”的概念。“賬戶”對應“余額”；而“地址”只對應UTXO。

你一定會更奇怪，余額和UTXO都代表擁有的財富，不就是一回事么？

其實，看起來相似的東西，實際上可能完全不同。

二、UTXO和余額區別在哪？

回答這個問題前，我們首先一起思考：如果比特幣和傳統貨幣一樣，使用賬戶系統，會有什么問題？

首先需要一個數據庫，記錄所有人的余額。

如果所有人的余額都像刻在石碑上一樣，風吹雨打十年不變，那沒問題。可實際上，我們的賬戶余額常常一天變十次。

記錄余額不算個事，更新余額才折騰人。

如果全世界有10億用戶，每人每天交易10次，那么平均每秒余額變動將達11萬次。按照這個速度生產余額表，幾周之后，就能撐爆Google和支付寶兩家店所有的服務器。

而且，如果每次支付都更新余額表，那么一定有信息冗余：如果你雙十一那天什么都沒買，但你的余額會隨著全國人民被更新14.8億次：

任何一筆交易發生后，所有人的余額即使沒變也要更新，這又是為什么？

因為要避免雙重支付。

比如這種情況：

有人給我1個比特幣，我很高興，但我轉念一想：應該確認這筆錢別人有沒有付給過其他人，否則我就會像收到空頭支票一樣。

于是，我打開余額表一看，發現別人確實有這筆錢，我更高興了，一激動給別人發貨。晚上噩耗傳來：我被雙重支付了，收到的那個比特幣根本沒法用，因為已經被支付給其他人了，而我查的那張余額表在當時還沒更新。

都找不到衙門喊冤。

點對點系統沒有中心的權威賬本，達成共識需要經過大多數節點確認，如果信息傳遞有時間差，就不能同時確認所有賬戶余額，所以必然面臨雙重支付。

如果比特幣被設計成這樣，一定出師未捷身先死，而UTXO一舉掃平余額方案搬不走的兩座大山：數據庫肥碩和雙重支付問題。

UTXO的方案簡單到極致：只確認交易本身。

使用UTXO產生的數據庫比使用余額系統的數據庫小得多。比特幣運行八年多，全部交易記錄不過幾百G，一臺普通家用電腦就能裝下。

至于賬戶余額嘛，你從上到下掃描一遍同一地址所有的進進出出，立等可取。你只要等上6個區塊的確認時間，就能確保不被雙重支付，因為這筆交易得到了全網的確認。

中本聰在比特幣白皮書上說：

It should be noted that fan-out, where a transaction depends on several transactions, and those transactions depend on many more, is not a problem here. There is never the need to extract a complete standalone copy of a transaction’s history.

需要說明的是：當一筆交易基于之前的多筆交易時，這些交易又各自基于多筆交易，但這并不存在任何問題。因為這個系統并不需要提取一份所有歷史交易的完整記錄。

中本聰的意思是：我根本不怕交易多，因為我的工具和別人不一樣。

三、反直覺的UTXO

幾年前，如果不理解UTXO你甚至都不敢做交易。因為你會經歷這樣的場景：

12月1日，你爸爸給你1個幣；

12月2日，你媽媽給你2個幣；

12月3日，你客戶給你5個幣；

現在你的地址上一共有8個幣。

如果你要花4個幣買餅吃，那么你會看到交易記錄是這樣的：

從你地址上減5個幣。

可是，你明明只要花4個幣，為什么會扣5個？

因為比特幣沒有余額，只有UTXO。

你有三個未支付的交易輸出（UTXO），分別是1、2和5，這三個UTXO像三個硬幣一樣，沒辦法掰開來花，只能全部付出去，但系統會給你找零。

所以別擔心，看起來你多付了錢，但其中4個幣給賣餅的，另外1個幣會回到你地址上，而這一切都由系統自動完成。

原來這些都要我們自己動手編程做，所以我們不得不感謝現在的比特幣錢包，是它們讓我們即使不理解UTXO，也不影響使用。

UTXO的設計非常反直覺，得到專欄作家卓克曾經有篇文章介紹比特幣付款的過程：

他說他給奶茶妹妹5個比特幣，系統會在他的賬上扣5個幣，在奶茶妹妹賬上加5個幣，然后這筆交易全世界都幫他記入區塊中永久保存。

這篇文章非常精彩，但在這點上卓老板徹底搞錯了。這種理解是完美的余額系統定式思維，他一定沒讀過這篇文章，才會犯下這樣的錯誤。

關于比特幣的一切都是公開的：賬本公開、白皮書公開、源代碼公開，但就是這么一個完全公開的東西，大多數人沒有理解，這是比較好玩的。

結語

現在你一定明白：其實并沒有什么比特幣，只有UTXO。

如果比特幣價格一直漲，手握6位數比特幣的李笑來身價超過比爾·蓋茨也不會成為世界首富，不是因為他沒有余額，而是因為另一個人有7位數的比特幣，他就是比特幣之父中本聰（Satoshi Nakamoto），我們都聽過他名字，卻不知道這名字背后對應的是誰。

但他一定是個高質量的思想者，所謂“高質量”，不是“什么都想到”，而是盡可能做到“想到那些必要條件”，而UTXO就是其中之一。

于是，僅僅是設計思想的分岔，面對平庸和不朽兩條大道，比特幣頭也不回地向后者奔去。

附封面圖：