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Utxo

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Diagram showing the UTXOs as the unspent outputs in a graph of transactions.

UTXO 是 未花费的交易输出（unspent transaction output）。

每个比特币交易（transaction）都会创建 outputs，这些输出可以在未来的交易中作为 inputs 被消耗。UTXOs 就是那些尚未被消耗、依然可用于支付的交易输出。

因此，如果你把比特币看作是一个庞大的交易关系图，UTXOs 就位于这个关系图的末梢。

所有 UTXO 的集合被称为 UTXO 集合 (UTXO set)。

使用

UTXOs 在比特币中是如何使用的？

追踪 UTXOs 在以下两个方面非常有用：

  1. 验证交易
  2. 计算地址余额

Verify Transactions

当你的节点从网络接收到一笔新交易时，它需要验证该交易的所有 inputs 所引用的 outputs 尚未被花费。

如果交易的 inputs 全都是未花费的输出 (UTXOs)，那么该交易就是有效的：

Diagram showing a valid transaction spending an unspent output from a previous transaction.

然而，如果交易试图花费一笔已经在之前的交易中被花费过的输出，那么该交易就是无效的，并且会被拒绝：

Diagram showing an invalid transaction trying to spend an output from a previous transaction that has already been spent.

Calculate Balances

一个地址的“余额”是锁定在该地址下的所有 UTXOs 的总和：

Diagram showing the balance of an address as the sum of the unspent outputs that are locked to that address.

你可以在诸如 mempool.space 和 bitcoinexplorer.org 等区块链浏览器上查看地址的余额。

需要特别注意的是，比特币并不“存在”于地址内部。 比ty币是保存在 outputs 里的，而地址本质上是加在输出之上的一把 锁。因此，一个地址的余额只是锁定在该地址下的所有 UTXOs 的总和。

位置

UTXOs 在比特币中存储在哪里？

在 Bitcoin Core 中，所有的 UTXOs 都存储在 chainstate 数据库中：

~/.bitcoin/chainstate

这是一个存储在内存 (RAM) 中的独立数据库，这使得访问它的速度要比在原始区块链文件中搜寻以检查输出是否已被花费要快得多。

chainstate 数据库是一个简单的 LevelDB key:value 存储库，包含以下信息：

  • Key (键) - 这由每个输出的 TXID:VOUT 组成。这被称为“outpoint（输出点）”，区块链中的每个输出都有其自己唯一的 outpoint，这意味着它可以用作直接查找每个独立输出的引用。
  • Value (值) - 数据库中每个 UTXO 的值包含以下字段：
  • Height (高度) - 包含该 UTXO 的区块的高度。
  • Coinbase - 该 UTXO 是否来自 Coinbase 交易。这很重要，因为来自 Coinbase 交易的输出在区块链中深度达到 100 个区块之前不能被花费。
  • Amount (金额) - 输出的聪数（satoshis）值。
  • Locking Code (锁定代码) - 加在输出上的锁定代码。这很重要，因为在交易中花费输出时，每个输出都需要被 解锁，因此这允许你快速检查 input 上的解锁代码是否满足 output 上锁定代码的条件。

每当有新交易被打包挖出到区块链上时，chainstate 数据库就会更新；在交易中被花费的 UTXOs 会从数据库中移除，而新的 outputs 会被添加到数据库中。

你可以通过在本地节点运行 bitcoin-cli gettxoutsetinfo 来获取关于 UTXO 集合的一些基本信息：

$ bitcoin-cli gettxoutsetinfo

{
  "height": 796565,
  "bestblock": "00000000000000000002f63578950b747bfaa88dcd0bc0d8730827176d01b1f9",
  "txouts": 106662924,
  "bogosize": 8071055609,
  "hash_serialized_2": "596d06c8a5052e1d3e492ee26a811606f5fe30b20bbbd9db2fe64e44e411c17a",
  "total_amount": 19415818.12246298,
  "transactions": 68046641,
  "disk_size": 6827932282
}

以上只是 bitcoin-cli gettxoutsetinfo 输出的一个示例。运行此命令可能需要几秒钟才能返回结果。

内存 (RAM)

RAM 是 随机存取存储器 (Random Access Memory) 的简称。

如果你在计算机上存储数据，从 RAM 读取数据要比从磁盘（即你的 SSD 或 HDD）读取数据更快。你的硬盘用于长期存储，而你的 RAM 是临时存储，你可以更快速地从中读取数据。

当你运行 bitcoind 时，UTXO 数据库会被加载到 RAM 中，这有助于加速验证新接收到的交易。

你可以通过在 bitcoin.conf 文件中设置 dbcache= 选项来更改用于 UTXO 数据库的 RAM 大小（默认 = 100 MB）。增加此值将缩短节点验证传入交易所花费的时间。

工具

总结

UTXO 只是对尚未被花费的交易输出的一个高级称呼。

因此，UTXO 集合指的就是比特币的循环供应量。

比特币中有许多缩写词，但归根结底，它们几乎都是些听起来复杂、但实际上非常直接的事物的名字。不要被它们退缩。

资源