UTXO

一、什么是UTXO？

UTXO（Unspent Transaction Output）指未花费的交易输出。

每笔比特币交易都有输入和输出，别人付给你的钱是“交易输入”，你收到的钱是“交易输出”。

你一定会奇怪，你收到的钱明明放在账户里没动，为什么会被叫做“输出”？

对，这就是“输出”，只不过是“未花费的交易输出”。一旦你支付出去，就是真正的“交易输出”。

如果xxx昨天转你1.5个比特币，交易是这样的：

绿箭头左右两侧，分别是xxx和你的地址。

注意：地址看起来像账户，但它不是账户，因为账户的另一头对应你的姓名和密码，而地址的另一头却只有公钥和私钥。

换句话说，比特币系统根本不认识持币者是谁，它只认识私钥和公钥。

那么飘来一个问题：xxx转给你你1.5个比特币，你的地址收到币的一瞬间，余额是多少？

答案是：没有余额。

这1.5个比特币不是余额，而是你地址里的未花费交易输出（UTXO）。

xxx账户之所以没有余额，不是因为没有币，而是比特币系统没有“账户”一说，只有“地址”的概念。“账户”对应“余额”；而“地址”只对应UTXO。

你一定会更奇怪，余额和UTXO都代表拥有的财富，不就是一回事么？

其实，看起来相似的东西，实际上可能完全不同。

二、UTXO和余额区别在哪？

回答这个问题前，我们首先一起思考：如果比特币和传统货币一样，使用账户系统，会有什么问题？

首先需要一个数据库，记录所有人的余额。

如果所有人的余额都像刻在石碑上一样，风吹雨打十年不变，那没问题。可实际上，我们的账户余额常常一天变十次。

记录余额不算个事，更新余额才折腾人。

如果全世界有10亿用户，每人每天交易10次，那么平均每秒余额变动将达11万次。按照这个速度生产余额表，几周之后，就能撑爆Google和支付宝两家店所有的服务器。

而且，如果每次支付都更新余额表，那么一定有信息冗余：如果你双十一那天什么都没买，但你的余额会随着全国人民被更新14.8亿次：

任何一笔交易发生后，所有人的余额即使没变也要更新，这又是为什么？

因为要避免双重支付。

比如这种情况：

有人给我1个比特币，我很高兴，但我转念一想：应该确认这笔钱别人有没有付给过其他人，否则我就会像收到空头支票一样。

于是，我打开余额表一看，发现别人确实有这笔钱，我更高兴了，一激动给别人发货。晚上噩耗传来：我被双重支付了，收到的那个比特币根本没法用，因为已经被支付给其他人了，而我查的那张余额表在当时还没更新。

都找不到衙门喊冤。

点对点系统没有中心的权威账本，达成共识需要经过大多数节点确认，如果信息传递有时间差，就不能同时确认所有账户余额，所以必然面临双重支付。

如果比特币被设计成这样，一定出师未捷身先死，而UTXO一举扫平余额方案搬不走的两座大山：数据库肥硕和双重支付问题。

UTXO的方案简单到极致：只确认交易本身。

使用UTXO产生的数据库比使用余额系统的数据库小得多。比特币运行八年多，全部交易记录不过几百G，一台普通家用电脑就能装下。

至于账户余额嘛，你从上到下扫描一遍同一地址所有的进进出出，立等可取。你只要等上6个区块的确认时间，就能确保不被双重支付，因为这笔交易得到了全网的确认。

中本聪在比特币白皮书上说：

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.

需要说明的是：当一笔交易基于之前的多笔交易时，这些交易又各自基于多笔交易，但这并不存在任何问题。因为这个系统并不需要提取一份所有历史交易的完整记录。

中本聪的意思是：我根本不怕交易多，因为我的工具和别人不一样。

三、反直觉的UTXO

几年前，如果不理解UTXO你甚至都不敢做交易。因为你会经历这样的场景：

12月1日，你爸爸给你1个币；

12月2日，你妈妈给你2个币；

12月3日，你客户给你5个币；

现在你的地址上一共有8个币。

如果你要花4个币买饼吃，那么你会看到交易记录是这样的：

从你地址上减5个币。

可是，你明明只要花4个币，为什么会扣5个？

因为比特币没有余额，只有UTXO。

你有三个未支付的交易输出（UTXO），分别是1、2和5，这三个UTXO像三个硬币一样，没办法掰开来花，只能全部付出去，但系统会给你找零。

所以别担心，看起来你多付了钱，但其中4个币给卖饼的，另外1个币会回到你地址上，而这一切都由系统自动完成。

原来这些都要我们自己动手编程做，所以我们不得不感谢现在的比特币钱包，是它们让我们即使不理解UTXO，也不影响使用。

UTXO的设计非常反直觉，得到专栏作家卓克曾经有篇文章介绍比特币付款的过程：

他说他给奶茶妹妹5个比特币，系统会在他的账上扣5个币，在奶茶妹妹账上加5个币，然后这笔交易全世界都帮他记入区块中永久保存。

这篇文章非常精彩，但在这点上卓老板彻底搞错了。这种理解是完美的余额系统定式思维，他一定没读过这篇文章，才会犯下这样的错误。

关于比特币的一切都是公开的：账本公开、白皮书公开、源代码公开，但就是这么一个完全公开的东西，大多数人没有理解，这是比较好玩的。

结语

现在你一定明白：其实并没有什么比特币，只有UTXO。

如果比特币价格一直涨，手握6位数比特币的李笑来身价超过比尔·盖茨也不会成为世界首富，不是因为他没有余额，而是因为另一个人有7位数的比特币，他就是比特币之父中本聪（Satoshi Nakamoto），我们都听过他名字，却不知道这名字背后对应的是谁。

但他一定是个高质量的思想者，所谓“高质量”，不是“什么都想到”，而是尽可能做到“想到那些必要条件”，而UTXO就是其中之一。

于是，仅仅是设计思想的分岔，面对平庸和不朽两条大道，比特币头也不回地向后者奔去。

附封面图：