一文读懂比特币UXTO，TA其实没那么神秘！

本文作者为中国信息通信研究院（工信部电信研究院）专家敖萌博士，雷锋网独家特约文章，雷锋网与信通院联合首发。未来，敖萌博士原创的区块链系列文章还将继续刊出，雷锋网与信通院相关平台同步更新，敬请关注！

比特币作为一个优秀的、目前最成功的区块链系统，非常值得我们研究和学习。通过前面的文章，相信大家已经知道比特币就是一个大家一起维护的账本了。那么，这个账本具体是怎样工作的呢？

一般来说，需要有账户，我们才能开始记账

比特币使用了一种叫做UXTO的模式代替传统的账户。UXTO是Unspent Transaction Output的缩写，是比特币发明人”中本聪“的天才设计。本质上，UXTO就是流水账。了解过一点点会计学，见过企业记账的同学都知道，我们现在的会计系统绝大部分采用的是一种叫做”借贷记账法“的方法，账目分成借方和贷方，每发生一笔业务都要登记两个以上的科目。

简单来说，Alice转账给Bob 1美元，使用借贷记账法至少要产生两条账目，Alice账户减少1美元，Bob账户增加1美元。这种记账法在企业经营、企业审计中有无数的好处，这里就不详述了。但是这种记账法也有一个最大的缺点，就是容易产生记账错误和记账误差。一笔交易需要登记两条以上的账目，本质上记录的是“交易的结果”，而不是“交易本身”。

如果让一个程序员来设计基于“借贷记账法”的账本，数据库中记录的就是每一个账户的变动情况和余额。在数据库系统中，需要一系列额外的规则，来确保交易成功地进行。在Alice给Bob转账1美元的操作中，系统首先需要检查Alice账户余额是否大于等于1美元，然后检查Bob的账户地址是否合法，最后才是Alice账户减1，Bob账户加1。

上述过程是不是非常复杂？其实会计的工作之所以那么忙，就是因为他们每天都要把交易拆分成不同的科目去记录。不同的会计对交易理解不同，可能记录的科目就不一样（当然在简单的转账系统中，不存在这个问题），于是产生了记账差异。

“中本聪”没有采用这种复杂的记账方案，而是采用了一种追踪比特币的流水账记录法——UXTO。本质上，就是只记录交易本身，而不记录交易的结果。从金融系统设计角度来说，这种方式有点“交易清算分离”的意思。区块链系统只处理所有的交易，而需要清算、查看余额等信息，由区块链节点自行处理。

讲一个故事来理解一下UXTO：淘金者Tom挖到了一块黄金，重量是100克，于是首先记录了一条挖矿记录，有100克黄金进入了Tom的口袋。然后Tom把这块黄金送给了Alice，于是系统记录了一条交易----有100克黄金从Tom的口袋转移到了Alice的口袋。后来Alice又把黄金切成了两半，卖给了Bob和Charlie，于是系统又记录了一条交易----有100克黄金从Alice口袋里转出，分别转给了Bob 50克和Charlie 50克。上面的记录看上去就是像下面这个表格：

用程序员最熟悉的树结构来描述可能更清楚：
 
每一个根节点都是一个CoinBase（挖矿交易），也就是每一枚比特币的最初来源。继而随着交易的变动，这棵树不断的生长，每个叶子节点就是一个UXTO----Unspent Transaction Output----未花费过的交易输出。严格来说，比特币系统并不是一个树结构，而是一个单向图。伴随着交易的复杂程度，中间树枝会有不断的交错，但是不妨碍我们利用树结构来理解它。

 

比特币的UXTO系统遵守两个规则：

• 1、 除了 CoinBase（挖矿交易）之外，所有的资金来源都必须来自前面某一个或者几个交易的UXTO；

• 2、任何一笔交易的输入总量必须等于输出总量，等式两边必须配平。
  这样记录交易是不是简单多了？规则越少，系统就越不容易出问题。比特币运行了这么多年，这方面经受住了时间的检验。

UXTO模式最大的好处就是，它忠实地记录了交易。我们的现实世界是随着时间流动的，交易一笔一笔地发生，比特币的区块链系统一笔一笔忠实地记录着这个世界发生的事情，不能回滚，不能删除。只要交易记录准确了、清楚了，那么每个人进行清算的结果就都不会出错。

因此，“交易”是比特币区块链系统的核心，“记录交易”是区块链系统的设计原则，也是区块链设计思想的核心之一。