反常识的UTXO

理解UTXO是什么并不难，难在理解为什么比特币要用UTXO。

1、什么是UTXO

UTXO是“未花费的交易输出”。
发生地震了，好心人自愿将比特币打到一个救灾账户里。救灾账户是新建账户，里面没有比特币。收到五位好心人的捐款，分别是1、3、4、5、7个，现在账户里一共有20个比特币。
在比特币系统中，并没有“20”这个数字，只有五笔交易记录：（好心人A给了救灾账户1个比特币），（好心人B给了救灾账户3个比特币），（好心人C给了救灾账户4个比特币），（好心人D给了救灾账户5个比特币）,（好心人E给了救灾账户7个比特币）。这1、3、4、5、7就是UTXO。
救灾账户给灾民购买帐篷，花费3.5个比特币。比特币系统销毁了救灾账户里的1和3，产生新的UTXO为0.5和3.5，将3.5打进帐篷商人账户，将0.5打进救灾账户。
此刻，救灾账户里的余额是16.5，不过比特币系统中还是没有“16.5“这个数据，这个数据只能通过另外的系统提供，比如钱包。如果查询救灾账户余额，将按照同时满足两个条件筛选出交易记录：1、所有交易输出地址为救灾账户的UTXO；2、该UTXO没有被销毁，是可用的。这样筛选出救灾账户里的UTXO为0.5,4,5,7。钱包计算出0.5+4+5+7=16.5，并告诉你结果。你看到的16.5这个数据，跟比特币系统本身并无关系。
然后，救灾账户给灾民购买食品，花费16.5个比特币。比特币系统销毁了救灾账户里的0.5,4,5,7，产生新的UTXO为16.5和0，将16.5打进食品商人账户，将0打进救灾账户。
小结：比特币没有”余额“的概念，只有UTXO。每一笔UTXO跟账户关联，具有唯一的身份标识。UTXO一旦生成，不可分割。
（注：1、为了便于理解，上述“账户”准确的说应该是“地址”。2、省略了交易费。）

2、为什么比特币要用UTXO，而不用余额

UTXO的设计反常识，有人专门研究了比特币多版本的软件代码，希望发现从余额转变为UTXO的蛛丝马迹，推论出中本聪设计UTXO的理由。结果发现从最初版本就是UTXO。中本聪也没有解释过为什么这么设计，人们只能猜测。
（1）克服数据库无限膨胀。银行可以限定一个人最多有几个账户，从而控制账户数量。去中心化的比特币系统，理论上可以有无限多个账户地址。余额模式需要检索所有的账户，那么随着时间推移，比特币系统将会越来越臃肿，以至于数据同步很费劲、耗时长。
换作UTXO，回到上面的例子，救灾账户购买帐篷时候，比特币系统只需要检索跟救灾账户有关的UTXO，而无需检索其他账户，这样数据检索和同步很快。
（2）克服双花。余额模式下，只检索救灾账户为啥不行？
有两个人在两台电脑上同时操作救灾账户，同时花费20个比特币购买帐篷和食品（双花）。
卖家得检查买家账户上是否有足够的余额：
帐篷商人一查救灾账户上有20个比特币，OK发货。
食品商人一查救灾账户上有20个比特币，OK发货。
比特币花费的时间有先后，但是因为去中心化系统里所有节点达成共识需要较长时间，等到共识达成，食品商人才发现自己被双花了，货发了没收到钱。
换作UTXO，检查的是UTXO是否可用，而不是UTXO的总和（余额）。UTXO的所属权毫不含糊，让双花无机可乘。
（3）实现并发。去中心化的缺点是降低了交易效率，如果余额模式下同时发生（好心人A给了救灾账户1个比特币），（好心人B给了救灾账户3个比特币），救灾账户需要完成余额增加1个比特币之后，才能启动下一次交易，而不能同时进行。
换作UTXO，不管多少好心人同时往救灾账户里捐比特币，都是一笔笔独立的UTXO，系统无需计算余额，实现并发。
小结：UTXO的反常识设计，是去中心化价值交换的需要，把它放到整个系统中理解，而无法单独理解。

PS：
1、比特币的精妙设计，让看不懂它的人望而生畏或排斥，让看懂它的人拍案叫绝。笑来老师当年反复看比特币白皮书，看懂之后激动不已。V神闭关三个月研究比特币，受启发发明了以太坊。加州大学金融学教授 Bhagwan Chowdhry提名中本聪应该获得诺贝尔经济学奖，”我无法把这个想法从我的脑海中驱逐出去“。
2、认识亦或不认识新技术，把人群划成两半。每次技术革命都会扩大人们之间的收入差距，因为财富是认知的附属品。