比特币交易（二）

在上篇文章中，着重介绍了数字签名，在这篇文章中，深刻到比特币交易源码的部分进行探究，并回答如下问题：

• 如何给电子货币一个单位。
• 如何将一个电子货币进行分割成多个电子货币。
• 如何将多个电子货币进行整合成一个电子货币。
• 如何表示一个没有被花费电子货币。
• 电子货币的交易流程是什么。

定义

有一些关键词，翻译成中文后，彻底失去了原来的意思了。本文约定关键词以下：

• inputs: 交易输入的集合，由一个或多个 input 组成
• input: 一个交易输入。一个交易输入一般是由一个 UTXO 和数字签名等信息组成
• outputs: 交易输出的集合
• output: 交易输出的新的电子货币。一般是由电子货币的值和验证数字签名的脚本组成
• double-spend: 双花。一枚电子货币可能被两次或屡次
• UTXO: Unspent Transaction Output 的缩写。一般引用一个 output
• tx: Bitcoin transaction 的缩写。交易。
• txid: Transaction id 的缩写。指的是交易的 hash 值。
• satoshi: 1 BTC = 100,000,000 satoshi

电子货币

比特币白皮书中对电子货币进行了定义：

将一枚电子货币定义为**数字签名链**( a chain of digital signatures)。电子货币从全部者转移给下一我的是经过，全部者使用私钥，对交易 Transactions 和下一我的的公钥进行数字签名，并将数字签名附在这枚电子货币（数字签名链）的后面。收款人对数字签名进行检验，就能校验本身是否收到了电子货币。

一枚电子货币，从被创造出来开始，在不断地被交易，被附上数字签名。咱们能够等价的认为一枚电子货币，就是一条数字签名链。如：

1. Owner 0's 将他的数字签名和 Owner 1's 的公钥附在了第一笔交易的尾端（从左到右）
2. 比特币系统验证无误后，这枚电子货币就属于了 Owner 1's。
3. Owner 1's 将他的数字签名和 Owner 2's 的公钥附在了第二笔交易的尾端
4. 比特币系统验证无误后，这枚电子货币就属于了 Owner 2's。
5. 第三笔交易也是相似...

使用电子货币进行交易

在比特币中，一枚电子货币的价值由 value 来衡量，单位是 satoshi。1 BTC = 100,000,000 satoshi。一笔交易本质就是价值的转移，即全部者对他的一枚或多枚电子货币进行数字签名，即 inputs。比特币系统验证后，建立一枚或多枚属于收款人的电子货币，即 outputs。注意一枚电子货币，就像一张人民币同样，不能撕开成两半用，可是能够将其兑换成若干个等值的电子货币。

举个例子：Alice 支付 Bob 价值 0.2 BTC 的电子货币，Bob 收到一个 0.15 BTC 的电子货币，而且找零给 Alice 一个 0.05 BTC 的电子货币。

1. Alice 建立一次交易。
2. Alice 选择一枚价值 0.2 BTC 的电子货币做为本次交易的 inputs。
3. Alice 付给 Bob 一枚价值 0.15 BTC 的电子货币，并找零给本身 0.05 BTC 的电子货币，这部分是本次交易的 outputs。
4. 比特币系统验证经过后，Bob 就收到了一枚 0.15 BTC 的电子货币。

当这笔交易结束后，Alice 那一枚 0.2 BTC 的电子货币，就被比特币系统这个“造币厂”做废了，而“造币厂”同时发行两枚新的电子货币，一枚 0.15 BTC 的电子货币给了 Bob，一枚 0.05 BTC 的电子货币找零给了 Alice。只有不被“造币厂”做废的电子货币，才能用于交易，这样就可以防止 double-spend。“造币厂”发行的电子货币称为 output，其中，没有做废的电子货币称为 Unspent Transaction Output，缩写为 UTXO。

交易的数据格式

下图这是一笔早期比特币交易。

主要包含四个独立的部分：

• 黄色部分表示的是：hash - txid(Transaction ID)
• 蓝色大括号表示的是：交易的描述信息和元数据
• 粉红色部分表示的是：inputs
• 绿色部分表示的是：outputs

transaction 的通常格式

名称	描述
version	比特币系统的版本号
hash	本次交易的 hash 值
inputs	由 input 组成的数组
outputs	由 output 组成的数组
lockTime	值为 0，马上执行交易；值不为 0，在指定区块高度或时间戳执行交易。

output 的数据格式

名称	描述
value	电子货币的价值，单位 BTC
scriptPubKey	一般是收款人公钥等组成的锁定脚本

input 的数据格式

名称	描述
prevTxId	上一笔交易的 hash 值
outputIndex	上一笔交易 outputs 的 index
scriptSig	一般由付款人的数字签名和收款人的公钥等组成的解锁脚本。

注意，input 其实是一个引用。在计算交易时，是经过 prevTxId 和 outputIndex 属性，找到上次交易的 output 做为本次交易实际的 input。

参考文章：

Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System

Transaction

How a Bitcoin Transaction Works