比特币和以太坊技术原理对比之账户模型

大多数初学区块链技术的朋友,都是从比特币和以太坊的技术原理来入手的。这两个项目有很多相同之处,但是他们在细节的实现上是有挺多的区别的,今天我们就来说说账户模型的区别。

0x00 如何正确表述两者的余额

比特币和以太坊在实现余额的处理上,采用了不同的机制,比特币采用了UTXO未花费交易输出;而以太坊采用了维护账户状态机制。

在比特币中,其实并没有所谓的账户,只有比特币地址。正确的表述一个比特币地址里面的余额,应该是这样的:小明的比特币地址里面拥有价值20个比特币的UTXO(下面讲何为UTXO)。

在以太坊中,是拥有账户的概念的,每个地址对应一个以太坊的账户,而表述以太坊账户的余额,就是传统的表述方式:小明的以太坊账户里面拥有20个以太坊。

0x01 比特币的UTXO模型

UTXO英文全称为:Unspent Transaction Output,翻译为中文:未花费交易输出。

其实理解UTXO最简单的方式就是类比我们平时使用的纸币。

比如你是一个卖冰峰的商家,小明有10元钱,想要购买一瓶冰峰,冰峰4元,小明支付给你10元钱,你需要给小明找回6元钱。

也就是说,其实我们把10元钱分成了两份,一份是4元给商家的,一份是6元找零给小明的。

将上述现金纸币的消费模型抽象为UTXO模型如下:

该笔交易中,小明的10元钱就是交易输入,4元钱和6元钱是未使用输出,分别给了商家和小明。

也就是此时,你拥有了4元钱的未交易输出。而此时的你,想去对面购买一瓶2元钱的矿泉水,此时你就可以使用小明之前给你的4元钱,作为作为交易输入,支付给矿泉水商家。

总结之后:支付是交易输入,收款是未花费的交易输出。

备注:在比特币中,每一笔UTXO都不可分割,必须在一次交易中,通过设置不同的输出将其拆分给不同的地址。

下面给张图再展示下:

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(每次用软件画图都没有自己手画顺,凑活看,哈哈哈)

0x02 以太坊的账户模型

在以太坊中,其实账号模型是比较好理解的,因为以太坊的账户模型跟我们传统所理解的账户模型是一致的。在以太坊中,账户地址有两种,分别是:

  • 外部账户地址:普通用户拥有的公私钥配对的账户,也就是我们常用的存储自己代币的账户地址。
  • 合约账户地址:合约账户地址指智能合约的账户地址。

在以太坊账户中,我们维护以下几个状态:

  • nonce:外部账户为交易次数,合约账户为创建的合约序号。
  • balance:此地址的以太币余额。
  • storageRoot:账户存储内容组成的默克尔树根的哈希值。
  • codeHash:账户EVM代码的hash值。合约账户即为合约代码的哈希值,外部账户为空字符串的哈希值。

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0x03 UTXO模型与账户模型的优缺点

UTXO未花费交易模型被很多人认为是中本聪最牛逼的设计之一,那么它有什么优点呢?而以太坊没有选择沿用比特币的UTXO模型,而选择了账户模型,又是为什么呢?

UTXO优点

  • 私密性比较强,理论上可以为每一笔输出设置一个地址。
  • 无需维护余额等状态值。
  • UTXO是独立数据记录,可以通过并行极大的提升区块链交易验证速度。
  • 无需关心事务问题,只需要关心输出脚本即可。
  • UTXO无法分割,每次交易都需要多个输出,分别为支出与找零。

账户模型优点

  • 可以快速获取账户的余额,而比特币需要将指定地址所拥有的所有UTXO中的未花费交易总值整合。
  • 节省空间,因为每笔交易只有一个输入一个输出。
  • 可以较容易的实现图灵完备的智能合约。

0x04 结语

比特币和以太坊想要解决的问题不一致,比特币想要实现电子现金系统,而以太坊希望实现一个图灵完备的智能合约平台,所以他们各自选择了最适合自己的一种模型来解决这个问题。所以,不能一概而论的说,孰好孰坏,而是需要分析想要解决的问题是什么,最适合的解决方式是什么,也有可能你想解决的问题,这两种都不适用,也许要创造出第三种,也有可能将两者结合也说不定呢。

原文作者:我才是二亮
原文链接:http://blog.2liang.me/2018/03/01/bitcoin-utxo-ethereum-balance-md/
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