UTOX模型 #
在讲比特币交易之前，必须先理解比特币的交易模型。在比特币的交易体系中，并没有“余额”这一概念，它使用的是utxo模型（unspent transaction outputs，未使用过的交易输出）来记录用户的交易信息。我们在交易过程中经常说的钱包余额，实际上是一个钱包地址的utxo集合。所以，在比特币中，余额是实际上是别人转给你的，且未使用的额度。
这样说还是比较抽象，举个日常生活中的例子来说明，假如B、C给A分别转账20元，10元，那么用户A的钱包里有30元，这30元是A钱包里的余额。
我们将这个场景类比到比特币交易中，假如B、C给A分别转账20个比特币，10个比特币，那么用户A的钱包里有30个比特币，但这30个比特币不是直接得出来得，而是通过计算获取出来得。
当A把币花掉后，就会在utxo集合里删除。
简单来说，传统的账户系统中存在这一个余额变量，每当产生交易时都会对这个余额变量进行修改，用户想要获取余额时直接读取整个余额变量即可。但在比特币的系统中并没有这个余额变量，而是每次都通过求和自己收到并且未花的钱来获取余额（当然一些钱包软件可能会对这个余额做一些缓存）。
我们上面所说的utxo集合都是用户自己相关的utxo集合，这种数据一般会单独保存在钱包软件中。其实在全节点中我们还保留一个比特币系统中所有交易的utxo集合，用户之间的交易要通过挖矿机制同步到这个完整的utxo集合中去，这样用户之间的交易才能被同步到其他用户那里去（后续我们会逐步提到这一机制）。
为什么要使用utxo模型，相对于传统的账户模型，有什么好处？
- 增强隐私性：utxo模型使得交易与账户分离，增加了追踪资金流动的难度，从而保护用户身份。
- 可拓展性：utxo模型支持并行处理交易，提高了网络的扩展性。每个节点只需要验证自己的收到的uxto，而不需要处理整个账户的余额。
- 安全性：utxo模型通过验证每笔交易的输入，确保
了解了比特币得交易模型，接下来再思考讨论下比特币交易相关的一些问题。
传统的中心化交易 #
在中心化的交易系统，例如支付宝中，必须有一个中心化的数据库，其记录了用户有多少余额，这样可以确保交易的绝对准确性，不会出现一份钱花两次等问题（依赖于第三方服务，例如支付宝、微信等，保证账户的钱不会多花、漏花）。其次，货币的发行由中心化的机构（例如央行）来决定。
去中心化交易 #
在去中心化的交易系统中，并没有一个中心化的机制来帮我们保证交易的准确性，即比特币系统中任需要解决如下问题：
- 如何发行货币
- 如何解决双花攻击
- 如何避免冒名顶替
双花攻击 #
第一个问题后面会详细讨论，先来看下比特币中是如何解决双花攻击的。首先，每一个比特币交易都包含输入跟输出两个部分：
- 输入：指明从哪些未花费的utxo中获取资金，即比特币的来源
- 输出：指明比特币的去向，每个输出指定一个金额及收款人的公钥
如图，这是一个简易的比特币交易模型。其中第一个区块中A获得的10个比特币可以称为coin base，即比特币的发行，这个交易是没有输入的，是比特币系统中凭空给他生成的，作为挖矿的奖励。
这里由绿色、橙色的分别代表两种不同的哈希指针，绿色的指针为之前我们说过的连接区块链节点之间的哈希指针，而橙色的指针代表每币交易输入的哈希指针。在B转给C的转账交易中，B要做的步骤有：
- 先要准备好交易的输入，即B要说明这5个比特币的来源（由A转给B，并且提供对应的哈希指针）。
- B获取C的公钥，构造交易信息，这里简写成 B->C（5）（实际上需要对交易信息哈希）。
- B将上面两个步骤准备的东西用B的私钥签名。
- 将交易信息、签名、B的公钥一起广播到区块链网络中。
其他节点接收到这比交易信息后，需要通过如下步骤来验证交易的合法性：
- 用B的公钥验证签名，再与交易信息B->C（5）进行对比，目的是验证这笔交易是由B发起。
- 查看这笔交易的utxo输入，即A->B的交易，B是否已经将使用过这些币。
- 如果这些币没有花掉，即验证通过，节点需要将utxo输入标记为已使用，后续再把这笔交易打包写入区块链中。
这时想B使坏，想将这5个比特币再花出去，B按步骤准备好交易信息，再广播交易信息，其他节点照常按照步骤对交易进行验证。当其他节点查验到这笔交易的utxo输入已经被B花出去了，就会拒绝写入该比不合法的交易，从而避免了双花攻击。
从上述流程中可以看到，每笔交易都要验证其utxo输入，从而避免了双花攻击。
冒名攻击 #
什么是冒名顶替？假设有一个恶意用户B’，构造了一笔交易B->C（5），然后B’拿自己的私钥进行签名，并且把交易信息与B’的公钥一起广播到其他节点。其他节点拿到这些信息后，因为公钥及签名都由B’提供，所以其他节点可以验签成功。如果此时其他节点就将这笔交易打包，那么B则会平白无故丢失5个比特币。那么比特币是如何解决这一问题的？答案任然是验证其utxo输入。当其他节点验签后，需要校验这笔交易的utxo输入并不是给B’，而是给B的，其他节点就会拒绝写入这笔交易。