比特币和以太坊的账户模型

作者: Li_MAX | 来源:发表于2018-07-12 20:30 被阅读17次

在今天的区块链网络中，两种记录模式非常流行。第一种方法称为UTXO（未使用交易输出）模型，第二种方法是账户/余额模型。 UTXO模型由比特币使用，而以太坊使用账户/余额模型。在这篇文章中，我们将对这两种模型的工作原理，它们如何不同以及简要介绍两者的优点和缺点提出基本的了解。

在比特币中，每笔交易都会花费先前交易的产出，并产生新的产出，这些产出可能会在未来通过交易消耗。所有未使用的事务都保存在每个完全同步的节点中，因此该模型被命名为“UTXO”。用户的钱包跟踪与用户拥有的所有地址相关联的未使用交易的列表，并且钱包的余额被计算为这些未使用的交易的总和。

图片来源： https : //bitcoin.org

让我们来看看UTXO模型如何在比特币交易中工作的简单示例：

1.通过采矿，Alice获得了12.5个比特币。 Alice的钱包与一个12.5比特币的UTXO记录相关联。

2.爱丽丝想给鲍勃1比特币。 Alice的钱包首先解锁了她12.5比特币的UTXO，并使用这12.5比特币作为交易的输入。该交易将1比特币发送到Bob的地址，并且将11.5比特币的提醒以新的UTXO的形式发回给Alice，以新创建的地址（由Alice拥有）。

3.假设在步骤2之前还有另一个与Bob相关的2个比特币的UTXO，Bob的钱包现在显示他的余额是3个比特币。 Bob的钱包现在跟踪两个UTXO：一个来自前一个，另一个来自第二步的交易。如果Bob希望花费他们，则需要解锁每个UTXO。

另一方面，账户/余额模型会将每个账户的余额保持为全球状态。检查帐户的余额以确保其大于或等于支出交易金额。

以下是这个模型在以太坊中的工作原理简图：

艾丽斯通过采矿获得5个醚。在系统中记录爱丽丝有5个醚。

2.爱丽丝想给鲍勃1乙醚，所以系统将首先从爱丽丝的账户中扣除1乙醚，所以爱丽丝现在有9个乙醚。

3.系统然后将鲍勃的账户增加1乙醚。系统知道鲍勃有2个醚，所以Bob的平衡增加到3个醚。

UTXO模型中的交易的一个比喻是纸币账单（纸币）。每个账户通过累积钱包中的账单数量（与这个地址/钱包相关联）来记录它有多少钱。当我们想花钱的时候，我们使用一个或多个账单（现有的UTXO），足以支付成本，并可能收到一些改变（新的UTXO）。每张账单只能用一次，因为一旦用完，UTXO就从池中移出。

另一方面，以太坊的记录保存就像银行一样。类比是使用ATM /借记卡。银行跟踪每张借记卡有多少钱，当我们需要花钱时，银行会在批准交易前检查记录以确保我们有足够的余额。

两种模式都达到了在共识系统中跟踪账户余额的同一目标。

UTXO模型的好处是：

可扩展性 - 由于可以同时处理多个UTXO，因此可以实现并行事务并鼓励可伸缩性创新。
隐私 - 甚至比特币也不是一个完全匿名的系统，但只要用户为每笔交易使用新地址，UTXO就可以提供更高级别的隐私。如果需要增强隐私性，可以考虑更复杂的方案，例如环签名。

账户/余额模型的好处是：

简单性 - 以太坊选择了一种更直观的模式，以便为复杂智能合约的开发人员带来益处，尤其是那些需要国家信息或涉及多方的开发人员。一个例子是一个智能合约，跟踪各国根据它们执行不同的任务。 UTXO的无状态模型会迫使交易包含状态信息，这不必要地使合约的设计复杂化。
效率 - 除了简单之外，账户/余额模型更加高效，因为每笔交易只需要验证发送账户是否有足够的余额来支付交易。

账户/余额模型的一个缺点是暴露于双重支出攻击。可以实施递增的随机数来抵消这种类型的攻击。在以太坊中，每个帐户都有一个公共可见的随机数，每次进行交易时，随机数都会增加一个。这可以防止相同的事务被多次提交。（注意，这个随机数不同于以太坊的以太坊证明，这是一个随机值。）

与计算机体系结构中的大多数情况一样，两种模型都有权衡。一些区块链，特别是Hyperledger，采用了UTXO，因为它们可以从比特币区块链创新中受益。我们将研究构建在这两个记录保持模型之上的更多技术。