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文章目录
- [1.BTC UTXO 账户模型](#1.BTC UTXO 账户模型)
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- [1.1 什么是 UTXO？](#1.1 什么是 UTXO？)
- [1.2 UTXO ⼯作原理](#1.2 UTXO ⼯作原理)
- [1.3 UTXO 交易详细流程](#1.3 UTXO 交易详细流程)
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- [步骤 1: 选择输⼊（Input Selection）](#步骤 1: 选择输⼊（Input Selection）)
- [步骤 2: 构建交易（Transaction Construction）](#步骤 2: 构建交易（Transaction Construction）)
- [步骤 3: 签名验证（Signature Verification）](#步骤 3: 签名验证（Signature Verification）)
- [步骤 4: 交易确认（Confirmation）](#步骤 4: 交易确认（Confirmation）)
- [1.4 UTXO 的优势与劣势](#1.4 UTXO 的优势与劣势)
- [1.5 UTXO 集（UTXO Set）管理](#1.5 UTXO 集（UTXO Set）管理)
- [1.6 实际案例：比特币转账全流程](#1.6 实际案例：比特币转账全流程)
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- [1. 钱包扫描阶段（0-1 秒）](#1. 钱包扫描阶段（0-1 秒）)
- [2. 交易构建阶段（1-2 秒）](#2. 交易构建阶段（1-2 秒）)
- [3. 签名阶段（2-3 秒）](#3. 签名阶段（2-3 秒）)
- [4. 广播阶段（3-10 秒）](#4. 广播阶段（3-10 秒）)
- [5. 确认阶段（10 分钟 - 1 小时）](#5. 确认阶段（10 分钟 - 1 小时）)
- [1.7 UTXO 常见问题](#1.7 UTXO 常见问题)
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- [Q1: 为什么我的比特币钱包显示多个地址？](#Q1: 为什么我的比特币钱包显示多个地址？)
- [Q2: 如何避免高额矿工费？](#Q2: 如何避免高额矿工费？)
- [Q3: 什么是粉尘攻击（Dust Attack）？](#Q3: 什么是粉尘攻击（Dust Attack）？)
1.BTC UTXO 账户模型
1.1 什么是 UTXO？
UTXO（Unspent Transaction Output） 即"未花费的交易输出"，是⽐特币采⽤的账户模型。与传统银⾏账户不同，⽐特币没有"余额"的概念，⽽是通过追踪所有未花费的交易输出来计算⽤户的资产。
核⼼概念：
- 没有账户余额：⽐特币⽹络不存储每个地址的余额
- 交易输出即资产：所有的⽐特币都以 UTXO 的形式存在
- ⼀次性使⽤：每个 UTXO 只能被花费⼀次，花费后会⽣成新的 UTXO
- 找零机制：如果 UTXO ⾦额⼤于⽀付⾦额，需要将剩余部分作为"找零"返回
1.2 UTXO ⼯作原理
1.3 UTXO 交易详细流程
步骤 1: 选择输⼊（Input Selection）
当 Alice 想要向 Bob 发送 3 BTC 时：
- 查询可⽤ UTXO：钱包扫描区块链，找到属于 Alice 的所有未花费 UTXO
UTXO1: 5 BTC (来⾃交易 A)
UTXO2: 3 BTC (来⾃交易 B)
UTXO3: 2 BTC (来⾃交易 C)
- 选择策略
最优匹配：优先选择⾦额接近的 UTXO（如选择 3 BTC）
合并⼩额：合并多个⼩ UTXO（如 3 BTC + 2 BTC = 5 BTC）
避免找零：尽量选择恰好等于⽀付⾦额的 UTXO
步骤 2: 构建交易（Transaction Construction）
交易示例（JSON 格式）:
{
"version": 2,
"inputs": [
{
"previous_tx": "a1b2c3d4...", // 前一笔交易的哈希
"output_index": 0, // 引用的输出索引
"script_sig": "304502...", // 签名脚本（证明所有权）
"sequence": 4294967295
}
],
"outputs": [
{
"value": 300000000, // 3 BTC (单位: Satoshi)
"script_pub_key": "OP_DUP OP_HASH160 <Bob公钥哈希> OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG"
},
{
"value": 699000000, // 6.99 BTC (找零)
"script_pub_key": "OP_DUP OP_HASH160 <Alice公钥哈希> OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG"
}
],
"locktime": 0
}
步骤 3: 签名验证（Signature Verification）
验证过程：
- 签名验证：
验证 ScriptSig + ScriptPubKey = TRUE执行栈操作：
- 压入签名
- 压入公钥
- OP_DUP 复制公钥
- OP_HASH160 对公钥做哈希
- 压入公钥哈希（来自ScriptPubKey）
- OP_EQUALVERIFY 验证哈希是否匹配
- OP_CHECKSIG 验证签名
- 双花检查：确保该 UTXO 未被花费
- 金额验证：输入总额 ≥ 输出总额
步骤 4: 交易确认（Confirmation）
确认次数建议：
- 1 确认：⼩额⽀付（<$100）
- 3 确认：中等⾦额（100-1000）
- 6 确认：⼤额交易（>$1000）- 约 1 ⼩时
1.4 UTXO 的优势与劣势
优势
- 并行处理能力强
- 不同 UTXO 的交易可以并⾏验证提⾼⽹络吞吐量
- 隐私性更好
每次交易可以使⽤新地址（找零地址）难以追踪⽤户的总资产
示例：
Alice地址1: 5 BTC
Alice地址2: 3 BTC
Alice地址3: 2 BTC
外界⽆法轻易判断这些地址属于同⼀⼈
- 简单的双花防护
- UTXO 要么存在（未花费），要么不存在（已花费）
- ⼆进制状态易于验证
- ⽆状态验证
- 节点只需验证交易引⽤的 UTXO 是否有效
- ⽆需维护全局账户状态
劣势
- 存储开销⼤
每个UTXO需要存储：
- 交易哈希: 32 字节- 输出索引: 4 字节
- ⾦额: 8 字节
- 锁定脚本: 可变⻓度
当前⽐特币UTXO集约 5GB+
- 交易体积⼤
- 需要引⽤完整的前置交易信息
- 多输⼊交易体积更⼤→ Gas 费更⾼示例：
简单交易: 1 输⼊ + 2 输出≈ 250 字节
复杂交易: 5 输⼊ + 2 输出≈ 850 字节
- 找零复杂性
- 需要钱包管理⼤量找零地址
- ⽤户体验不如账户模型直观
- 智能合约⽀持有限
- 脚本语⾔（Script）功能受限
- 难以实现复杂的业务逻辑
1.5 UTXO 集（UTXO Set）管理
数据结构示例（简化）：
1.6 实际案例：比特币转账全流程
场景： Alice 想向 Bob 发送 0.5 BTC
详细步骤说明：
1. 钱包扫描阶段（0-1 秒）
查询Alice的UTXO：
- UTXO_A: 1.2 BTC (够用)
- UTXO_B: 0.3 BTC
选择策略：选择 UTXO_A (最小化输入数量)
2. 交易构建阶段（1-2 秒）
输入:
- Previous TX: 7a3f2c... (UTXO_A的来源交易)
- Output Index: 0
输出:
- Output 0: 0.5 BTC → Bob地址 (bc1q...)
- Output 1: 0.6999 BTC → Alice找零地址 (bc1p...)
矿工费: 1.2 - 0.5 - 0.6999 = 0.0001 BTC
3. 签名阶段（2-3 秒）
签名步骤：
- 对交易数据做 SHA256 哈希
- 使用 Alice 私钥（ECDSA）生成签名
- 将签名和公钥填入 ScriptSig
4. 广播阶段（3-10 秒）
- 连接到 8+ 对等节点
- 节点验证后继续转发
- 10 秒内传播到全网大部分节点
5. 确认阶段（10 分钟 - 1 小时）
确认1: 被打包进区块 (平均 10 分钟)
确认 2-6: 每次约 10 分钟
总耗时: 约 1 小时达到 6 确认
1.7 UTXO 常见问题
Q1: 为什么我的比特币钱包显示多个地址？
A: 这是 UTXO 模型的特性。为保护隐私，钱包会为每次找零生成新地址：
交易1: 找零到地址A
交易2: 找零到地址B
交易 3: 找零到地址C
所有地址的UTXO总和 = 你的余额
Q2: 如何避免高额矿工费？
A: 合并小额 UTXO 或使用批量支付：
不推荐: 10个小UTXO分别支付 → 10笔交易 → 高费用
推荐: 先合并成1个大UTXO → 1笔交易 → 低费用
Q3: 什么是粉尘攻击（Dust Attack）？
A: 攻击者向⼤量地址发送极⼩⾦额（如 546 Satoshi），⽬的是：
- 追踪这些 UTXO 何时被合并使用
- 分析地址关联性，破坏隐私
防护措施： - 不要花费来源不明的小额 UTXO
- 使用隔离见证（SegWit）降低交易费用