UTXO：未使用的交易输出，比特币核心概念之一

在比特币系统上其实并不存在“账户”，而只有“地址”。只要你愿意，你就可以在比特币区块链上开设无限多个钱包地址，你拥有的比特币数量是你所有的钱包地址中比特币的总和。比特币系统并不会帮你把这些地址汇总起来形成你的账户。

从我（甲）到你（乙）的一笔比特币转账，是从我的一个钱包地址转到你的一个钱包地址上去。

接下来的讨论就涉及比特币系统的一个关键技术性细节：UTXO（未使用的交易输出）。通证经济专家孟岩曾撰写一篇文章，标题是“其实没有什么比特币，只有UTXO”，这个标题指出了，对于计算机来说比特币是什么——比特币是区块链账本上的交易输出。

我们来看一个两个人进行转账交易的过程，以深入理解UTXO：

假设我有 8 个比特币，这其实意味着，之前有一个交易把这些比特币转入我的地址，这个交易的输出（即 8 个比特币）未被使用，我拥有了这 8 个比特币。

现在，我要发起一个转账交易，这个交易中的输入是让我拥有这些比特币的上一个交易。

我要转账给你，我做的是，对让我拥有这些 8 个比特币的上一个交易进行签名，把这一新转账交易的输出地址设为你的钱包地址。

这样，我就发起了一个转账支付交易。等矿工将这一交易打包进新的区块，转账交易完成，这 8 个比特币就属于你了。你拥有的是你我这个交易的未使用的交易输出。

对于一个交易签名所涉及的比特币的公钥和私钥的非对称加密机制，之后再讨论。为便于理解可类比看，钱包地址相当于房间号和锁，私钥则相当于钥匙，钥匙可以打开对应的锁。

以上两个人的转账交易过程是：我用私钥（从一个输出是我的地址的交易中）取出比特币，并用私钥对从我的地址转到你的地址的新交易进行签名。一旦交易完成，这些比特币就转到你的钱包地址中去。你的钱包中新交易的未使用交易输出，只有你的私钥才可以打开。

从以上讨论中我们可以看到，的确不存在比特币，只有未使用的交易输出（UTXO）。每一笔比特币都源自上一个交易，可以一直向上追溯上去。而一直向上追溯，在每一笔比特币的源头，都有一种特殊的交易，即比特币矿工因挖矿获得奖励的创币交易，每一个比特币都是通过挖矿被创造出来的。假设我作为比特币矿工挖矿成功赢得了 25 个比特币，那么这个特殊交易是，它的输入是 0，而输出是 25 个比特币进到矿工的钱包地址中。

未使用的交易输出（UTXO）和我们熟悉的银行账户有着很大的不同。为什么要采用这样的设计？对比银行账户和比特币的 UTXO，我们可以看到 UTXO 的优点。

1) UTXO设计易于确认比特币的所有权

如果采用传统的账户设计，当我要转账 8 个比特币出去时，为了完全避免造假，我们就需要逐一向上追溯，确认之前的每一笔交易，从而证明我的确拥有 8 个比特币。

采用现在的 UTXO 设计，要确认我拥有 8 个比特币，只要确认上一个交易我的确获得了它们即可。通常只要上一个交易是真实的，我就的确拥有这些比特币。而我们都知道，一个区块经过 6 次确认，其中的交易可被认为是真实无误的。

2) UTXO设计与区块链账本是完全融为一体的

区块链账本存储的是状态。以太坊是对比特币区块链的改进，在白皮书中，以太坊创始人维塔利克分析了比特币，他认为，“比特币账本可以被认为是一个状态转换系统（state transition system）”。以太坊也是采用这种状态转换系统的设计，但对之进行了改进。

微观地看，每一个区块链中的交易都是一个状态转换函数，以太坊白皮书就用“以太坊状态转换函数”（Ethereum state transition function）来讨论在区块链上一个交易的进行过程。

几乎所有的区块链都是采用这一设计，每一个新区块和它之前的所有区块一起形成了一个新的状态，如此重复、持续下去。在确认之后，之前的状态就不可篡改，即不可随意更改。UTXO（未使用的交易输出）是与这种状态的设计相对应的。

加深对 UTXO 的理解

UTXO 是 unspent transaction outputs（未使用的交易输出）的缩写，每一个比特币其实都是 UTXO，它是比特币的最核心概念之一。

参考资料：《区块链：技术驱动金融》中相应的讨论，及文章“比特币和以太坊的记账方式——UTXO 和账户余额”（黄世亮/文）。

你的比特币就是 UXTO

比特币的挖矿节点获得新区块的挖矿奖励，比如 12.5 个比特币，这时，它的钱包地址得到的就是一个 UTXO，即这个新区块的币基交易（也称创币交易）的输出。币基交易是一个特殊的交易，它没有输入，只有输出。

当甲要把一笔比特币转给乙时，这个过程是把甲的钱包地址中之前的一个 UTXO，用私钥进行签名，发送到乙的地址。这个过程是一个新的交易，而乙得到的是一个新的 UTXO。

这就是为什么有人说在这个世界上根本没有比特币，只有 UTXO，你的地址中的比特币是指没花掉的交易输出。

详看从甲转账给乙的过程

假设甲（Alice）向乙（Bob）转账，则转账过程可以分成三个阶段（见图1）：

1) 假设Alice之前通过挖矿获得了 12.5 个比特币，在她的地址中，这些比特币是某个币基交易的 UTXO。

2) Alice 发起一个交易，输入是自己的上一个交易，输出是 Bob 的地址，数量是 12.5 个比特币，Alice 用自己的私钥对交易进行签名。

这里简化了交易过程，只讨论了将上一个交易的输出全部转帐的情况。如果试图转出上一个交易的输出的一部分比特币，则要进行略复杂的处理。

按照比特币系统的设计，比特币交易还要遵循一个原则：每一次交易的输入值都必须全部花掉，不能只花掉部分。比如，我要转出比特币给你的钱包地址中只有 8 个比特币，那么很简单，我发起一个交易，把这 8 个比特币转到你的钱包地址中，我签名确认这个交易。但假如我的钱包地址中有 25 个比特币，那我发起的交易就不是转给你 8 个比特币，然后自己的钱包地址中还剩下 17 个比特币。这时，我发起的交易是：从我的钱包地址中转 8 个比特币给你，同时转 17 个比特币给我的同一地址。

3) 当交易被区块链确认后，Alice 的 UTXO 就变成了 0。而在Bob的地址中就多了一个 UTXO，数量是 12.5。