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比特币交易的工作原理

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在本文中,我们将详细讨论比特币交易的工作原理。我们将看到,比特币交易与现实世界中的交易略有不同。 1. 交易通常如何工作?什么是帐户/余额模型......
在本文中,我们将详细讨论比特币交易的工作原理。我们将看到,比特币交易与现实世界中的交易略有不同。

1. 交易通常如何工作?什么是帐户/余额模型?

大多数时候,当我们谈到交易时,我们习惯于想到帐户/余额系统。这意味着系统中的每个用户都有一个帐户,每个帐户都与一个余额相关联,该余额决定帐户拥有多少钱或数字。

当系统中的一个用户通过向系统中的另一个用户发送金钱来进行交易时,帐户余额将被更新。例如,如果A最初有10个比特币,B有5个比特币,如果A向B发送2个比特币进行交易,A最终得到10 - 2=8个比特币,B最终得到5+2=7个比特币。

交易如何在帐户/余额系统中运作
2. 什么是UTXO(未使用的交易输出)?

比特币使用UTXO(未使用的交易输出)模型,而不是账户/余额系统。这意味着区块链并不直接跟踪每个比特币地址的比特币余额。相反,区块链存储了比特币交易数据的整个历史,而比特币网络跟踪网络中所有UTXO的集合,称为mempool或交易池。特定比特币地址的余额是通过检查和求和与该地址相关的所有UTXO来计算。当使用UTXO时,它将从交易池中删除,这将在计算余额时反映出来。

一个可视化的演示如何在UTXO系统中计算平衡
在比特币中,UTXO是一个离散的比特币单元,它可以包含任何数量的固定不变值。一个UTXO可?#28304;?#34920;0.1个比特币,1个比特币,甚至100个比特币。无论该值本身的大小如何,该值都与惟一的UTXO关联,UTXO可以通过其id来识别。根据定义,每个UTXO都是交易输出的结果,并与一个特定的比特币地址关联。

UTXO的基本特性是它们不能被分解——如果不进行交易处理,就不能将一个UTXO转换?#38378;?#20010;或更多更小的UTXO。例如,如果A希望支付B 0.5 BTC,但A只有一个包含1 BTC的UTXO,那么A就不能神奇地将他的UTXO转换成值为0.5 BTC的两个UTXO,并且只能通过将其中之一发送给B进行一次交易。相反,当A将他的UTXO分?#38378;?#20010;UTXO,每个0.5个BTC,A将需要在两个独立的交易中使用两个UTXO:她将发送一个给B作为付款,另一个给她自己。这个问题将在下一个问题中得到更清楚的?#24471;鰲?/span>

3.比特币交易究竟是如何运作的?

比特币的每一笔交易都有一些输入和输出。输入是属于交易发?#22836;?#30340;UTXO,而交易的输出是分配给接收方的新生成的UTXO。

每个UTXO都使用一个锁定脚本ScriptPubKey锁定。这个脚本确保只有交易的预期接收者才能访问发送给他们的比特币(UTXO)。ScriptPubKey由<PubKeyHash>组成,它是接收方公钥的哈希值,与接收方的比特币地址相关。

比特币交易的锁定和解锁机制。
交易的接收者可以通过使用解锁脚本ScriptSig访问他们的UTXO,该脚本被UTXO的接收者用来证明他们拥有UTXO中的比特币。ScriptSig由使用ECDSA生成的用户比特币签名<Sig>和用户公钥<PubKey>组成。对<PubKey>进行哈希,并与ScriptPubKey中的<PubKeyHash>进行比?#24076;?#20197;检查试图访问UTXO的用户是否确实拥有与比特币地址关联的公钥。接下来,将<Sig>与<PubKey>进行比?#24076;?#20197;验证用于生成比特币签名的私钥确实是生成(已正确验证)公钥的私钥。

 只有使用ScriptSig才能解锁UTXO并将其用作交易的输入。在生成交易的输出时,发?#22836;?#20877;次使用接收方的ScriptPubKey锁定UTXO。因此,比特币交易是一个锁定和解锁UTXO的连续循环。

4. 我能举个比特币交易的例子吗?

我们可以用一个例子来理解比特币交易是如何进行的。蛋糕买家希望?#25317;?#31957;卖家那里购买一个价值5比特币的蛋糕。由于买蛋糕的人没有一个恰好是5 BTC的UTXO,她选择了2个UTXO来覆盖5 BTC的价格,生?#38378;? BTC的输出发送给蛋糕卖家,0.5 BTC的变化返回给蛋糕买家。

演示如何在交易中创建和使用UTXOs的可视化程序。
在交易级别上,蛋糕购买者使用ScriptSig(作为输入)解锁UTXO_3和UTXO_5的ScriptPubKey。一旦这样做,就会生?#38378;?#20010;输出并使用自己的ScriptPubKey锁定它们。当蛋糕销售商想要使用这个UTXO时,他必须使用他的ScriptSig来解锁它。

买蛋糕的人打开她以前的UTXO用于消费,并创建新的UTXO发送给蛋糕销售者和她自己。
5. 如何向节点广播交易?

对于大多数用户,没有必要这样做。您只需使用一个比特币walletclient,输入您希望进行的交易的详细信息,然后单击send。客户端将为您广播交易。

由于比特币是一个对等网络,客户端搜索发送交易的对等点(节点)。当它找不到任何对等点时,就回到硬编码到客户机的可靠备份对等点列表中。

6. 每个比特币块可以有多少交易?

每个比特币块可能拥有的交易数量取决于该块中包含的单个交易的类型和大小。最初的块大小限制是1兆字节。如果每笔交易都是?#25105;?#23567;的,那么一个比特币块可以有?#25105;?#22810;的交易。

实际上,到2019年1月,每个区块的平均交易数量约为2100笔。这个数字可能比它应该的低,因为存在着正在开采的空块。

(注:Segwit(隔离见证)是比特币网络中的一个软分支,它允许将交易数据存储在一个扩展块中,允许大于2兆字节的块存储更多的交易数据。截至2019年2月,Segwit交易约占比特币交易总额的40%。)

结束语

在本文中,我们研究了UTXO模型的细节以及比特币交易的工作原理。在下一篇文章中,我们将解释比特币的最后一块:采矿。我们将看看采矿是如何工作的,以及采矿在比特币中扮演的角色。

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