元宇宙:一文看懂比特币的UTXO模型

1.目前的链用的都是哪些模型

以太坊，EOS，Solana这些大家所熟知的链都使用的是账户模型，甚至可以说90%以上的项目都使用的是账户模型，而只有一些老牌项目用的是UTXO模型，如，BTC，DOGE，LTC，当然也有一些比较新的项目也用的这个模型，如Layer2中使用OP方案的FUEL。2.什么是账户模型

简单理解，就是银行账户那套系统，比如银行之间的转账，支付宝、微信的转账等等都属于账户模型。下面我举个栗子：假如A有100，B有100这时A给B转账50块钱在系统中的表现形式就是A-50，B+50所以他们的余额A50，B150这是一笔转账。再假如，A还是有100，他要给100个新开户的新人转账1元。这时需要A同时给100人转账1块钱第1笔A-1，第1个人+1所以他们的余额A99，第1个人1第2笔A-1，第2个人+1所以他们的余额A98，第2个人1第3笔A-1，第3个人+1所以他们的余额A97，第3个人1以此类推......第100人A-1，第100个人+1所以他们的余额A0，第100个人1理论上要转账100次，而且下一次的转账都必须要先完成前一笔，不然账户余额就无法保证一致性，会混乱，有没有多转，余额够不够转出等。理论上，随着交易笔数的增长，执行所需要的时间就越多。3.什么是UTXO模型

数据：4月28日将有价值28.5亿美元的比特币期权合约到期:4月23日消息，据Deribit数据，4月28日将有价值约28.5亿美元的比特币期权合约到期。[2023/4/23 14:21:36]

前面也有提到，很多老牌主流用的是UTXO，而这个圈子的老祖宗比特币也是用的UTXO模型，顺便提一下，我们国家的发行的法定数字货币DCEP也是基于UTXO模型做的，所以这个模型必然有它的独特之处。UTXO全称UnspentTransactionOutput，意思是“未花费交易输出”，他的模型简单说有点像日常生活中的现金体系，举个栗子：A有一个钱包，里面有1元面值，10元面值以及100元面值。A要给B、C、D分别1块钱。A有三种方式第一种：拿出1元面值的钱给B第二种：拿出10元面值的钱给C，找回9元第三种：拿出100元面值的钱给D，找回99元这三种方式都可以把这次交易完成。再回到链上，想象一下这里每一个面值的钱其实就是一个链上UTXO，具体在使用过程中的UTXO并不是在转移的，而是在不断的销毁和重建，例如：A用第二种方式给C转钱，10元面值的UTXO会被销毁，系统会重新印出一张1元面值和一张9元面值的UTXO，1元的给C，9元的还给A。第三种方式也同理，100元的销毁，印出1张1元面值的和一张99元面值的UTXO，1元的给D，99元的还给A。这是UTXO和账户模型转账方式的不同，更牛逼的是，UTXO模型可以并行转账，因为余额是通过分散的UTXO存在的，所以每个面值其实可以同时转账给不同的人，上面三种方式是可以在一笔交易中同时完成的，因为不会涉及到账户一致性问题，每个UTXO都是单独独立计算的。我们在对比上面的账户模型，每一笔交易都必须依托于上一笔交易的完成，这其中的性能差距可想而知。这样就理解为什么央行数字货币使用的是UTXO模型了，不然深圳怎么给5万个钱包发送1000万数字人民币？再说回上面那个例子：A有100，他要给100个新开户的新人转账1元。面值100的UTXO可以拆分成100个面值1块钱的UTXO，然后在一笔交易中直接分给100个人，瞬间完成。总之，把UTXO的面值想象成更加灵活的现金，在链上不断的销毁和重建。想知道这个钱包地址到底有多少钱就需要统计底下有多少个余额的UTXO并求和。4.账户模型和UTXO的优缺点

FTX退出美国商品期货交易委员会的衍生品清算计划:金色财经报道，市场消息：FTX退出美国商品期货交易委员会（CFTC）的衍生品清算计划。(金十)[2022/11/12 12:53:49]

账户模型优点：合约以代码形式保存在Account中，并且Account拥有自身状态。这种模型具有更好的可编程性，容易开发人员理解，场景更广泛。批量交易的成本较低。设想矿池向矿工支付手续费，UTXO中因为每个Input和Out都需要单独Witnessscript或者Lockingscript，交易本身会非常大，签名验证和交易存储都需要消耗链上宝贵的资源。而Account模型可以通过合约的方式极大的降低成本。账户模型缺点：Account模型交易之间没有依赖性，需要解决重放问题。Ethereum是怎么解决的，我们清楚Ethereum是采用的是唯一的Nonce值的方法，每个交易Tx中有一个Nonce字段，对于每个用户来说，这个Nonce都不能重复，从而避免了重放攻击。对于实现闪电网络/雷电网络，Plasma等，用户举证需要更复杂的Proof证明机制，子链向主链进行状态迁移需要更复杂的协议。UTXO优点：计算是在链外的，交易本身既是结果也是证明。节点只做验证即可，不需要对交易进行额外的计算，也没有额外的状态存储。交易本身的输出UTXO的计算是在钱包完成的，这样交易的计算负担完全由钱包来承担，一定程度上减少了链的负担。除Coinbase交易外，交易的Input始终是链接在某个UTXO后面。交易无法被重放，并且交易的先后顺序和依赖关系容易被验证，交易是否被消费也容易被举证。UTXO模型是无状态的，更容易并发处理。对于P2SH类型的交易，具有更好的隐私性。交易中的Input是互不相关联的，可以使用CoinJoin这样的技术，来增加一定的隐私性。UTXO缺点：无法实现一些比较复杂的逻辑，可编程性差。对于复杂逻辑，或者需要状态保存的合约，实现难度大，且状态空间利用率比较低。当Input较多时，见证脚本也会增多。而签名本身是比较消耗CPU和存储空间的。5.账户模型和UTXO简要区别有哪些

上海市副市长刘多：三方面构筑元宇宙产业发展新高地:金色财经消息，9月2日，2022世界人工智能大会“探索?产业元宇宙论坛”暨“元生万物”核心技术专场在上海召开。上海市副市长刘多在致辞中表示，元宇宙作为虚拟世界与现实社会交互的重要平台，是数字经济发展的新形态、新赛道，前景广阔、潜力巨大。

刘多指出，未来上海将充分发挥在5G、数据要素、应用场景、在线新经济等方面的优势，坚持虚实结合、以虚强实的价值导向，持续强化元宇宙新赛道新动能的布局，激发多元市场主体的想象力和创造力，构筑元宇宙产业发展的新高地。一是强化关键核心技术攻关；二是强化超级场景驱动，紧密结合城市数字化转型，强化应用场景和公共数据的开放共享，推动元宇宙更好地赋能经济高质量发展、市民高品质生活、城市高效的治理；三是强化全球性开放合作，积极地融入全球创新网络，参与制定元宇宙国际标准和行业标准，进一步地完善与国际组织、学术机构、产业联盟、知名企业等多层次的合作机制，共建开放协作包容的元宇宙生态。（国际金融报）[2022/9/2 13:04:50]

账户余额账户模型：可以简单明了的看到账户底下有多少钱。UTXO模型：统计该地址底下有多少个UTXO，把他们汇总起来的结果才是余额。当交易笔数指数级上升时账户模型：会越来越吃力。UTXO模型：天然支持高并发。从智能合约/开发者角度出发账户模型符合开发者的逻辑习惯，相对容易写逻辑UTXO脚本编程较为复杂

数据：1inch 在以太坊上的总交易量逾 1900 亿美元:6月29日消息，DEX 聚合器 1inch Network 在以太坊网络上的总交易量已超过 1900 亿美元。[2022/6/29 1:39:19]

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