比特币:科普 | 比特币交易的过程

最近这段时间，博主在整理一份通俗易懂的挖矿科普专辑，希望从最初加密货币交易的发生到挖矿确认交易的各个环节，全面地介绍挖矿过程中，到底发生了什么，哪些环节产生了挖矿收益，而我们常说的算力又指的是什么，挖矿收益为何要这样分配等等。

以比特币为例，我们知道比特币网络里设计挖矿的目的是打包交易，维护比特币网络，那么交易其实就是跟挖矿息息相关的第一个环节。在比特币网络中交易的过程使用了非对称加密技术，数字摘要技术，区块链技术等，其中的技术实现，已经有众多大神珠玉在前，博主就不献丑了。这篇文章的主要目的是将比特币的交易过程用较为浅显的语言展示出来，让更多跟笔者一样的技术门外汉了解比特币。

民盟中央建议加速元宇宙科普和立法:3月4日消息，民盟中央已起草了《关于“元宇宙”技术发展的提案》，并将提交全国政协十三届五次会议。在提案中，民盟中央建议，在科普层面需加速知识传播，法律层面则需加快立法步伐。民盟中央拟提交的提案指出，目前，在新兴网络层面，相关政策法规相对缺失。“元宇宙”在未来将会带动形成全新的网络形态，当遇到突发舆情，全虚拟的环境、场景将更难进行源头追踪、问题疏导。因此建议应尽早加快立法研究，尽快形成与技术、市场发展相适应的治理模式和法律基础，全面提升我国社会治理的水平。建议组织相关部门，针对“元宇宙”相关需求、风险进行立法研究，并尽快发布。此前消息，民进中央拟向全国政协十三届五次会议提交《关于积极稳妥推进元宇宙技术和产业发展的提案》。建议推进元宇宙技术产业发展，建立相关监管治理体系。（华夏时报）[2022/3/4 13:37:12]

在展开说明之前，需要先安利几个概念：

非对称加密：也叫公开密钥加密，它是通过密码学的算法生成一对公私钥，公钥对外公开，私钥由本人保管。它有两个

现场 | 火币中国推出数字经济及区块链产业科普新书:金色财经现场报道，12月6日，由海南省工业和信息化厅主办，南南合作金融中心协办，海南生态软件园、火币中国承办的“海南自贸港数字经济和区块链国际合作论坛”在海口举行，这是全球首次区块链部长级论坛。

在本次论坛上，火币中国举行了“数字经济及区块链产业科普系列新书发布”仪式，希望通过教材、专业教育、培训等多种方式，帮助从业者、高校、研究机构深入了解区块链，从而建立起区块链全局性知识模型，真正推动区块链应用落地。火币中国CEO袁煜明介绍，将联合机械工业出版社面向普通高等教育推出《区块链导论》、《区块链系统设计与应用》和《区块链新商业模式分析》系列教材，这是国内最早推动的区块链教材之一；火币中国还积极参与数字经济的研究，由中信出版社出版的新书《读懂Libra》已经上市；由火币中国负责编写的区块链技术科普读物《区块链技术进阶指南》将于12月面世；首本行业内最全的区块链应用案例集《区块链产业应用100例》在本次论坛进行了首次刊印。[2019/12/6]

用途：一，他人可以将数据用公开的公钥加密后传输给公钥持有人，公钥持有人使用对应的私钥将数据解密，读取信息，通过这种方式，可以保证

动态 | 人民日报官方微博科普区块链 强调区块链不等于比特币:人民日报官方微博今早发表9图科普区块链。其中涉及区块链的特点有：1、安全；2、不可篡改；3、可访问；4、无第三方。区块链对未来的影响：1、不需繁琐个人证明；2、看病避免反复检查；3、旅行消费更加便捷；4、交易无需第三方。同时强调，区块链不等于比特币。比特币只是区块链技术的一种应用，区块链还有医疗卫生、食品安全、版权保护等诸多应用领域。[2019/10/28]

信息传输的安全性；二，公钥持有人可以使用私钥对

信息签名，然后将信息和签名一起发送给他人，他人可以通过公钥对信息签名进行验证，验证签名信息与发送信息一致，则证明信息是由公钥持有人发出，可以在不暴露公钥持有人身份和私钥的情况下，确保信息来源的可靠性。（参考链接：

https://en.wikipedia.org/wiki/Public-key_cryptography）

动态 | 币安科普MimbleWimble算法:币安官方推特今日发布隐私算法Mimblewimble的科普贴，在下方留言区大量网友留言猜测是否是基于 Mimblewimble算法的隐私币Grin或者Beam即将登陆币安交易所，其中猜测Grin的呼声更高。[2019/9/2]

哈希算法：也叫散列函数，可以通过它将数据量较大的消息或者数据计算出一个格式固定，数据量较小的

数字摘要。好的哈希算法应该是

不可逆的，

敏感的，

防冲突的。（参考链接：

https://en.wikipedia.org/wiki/Hash_function）

比特币里的公钥和私钥：比特币世界里，用来确定比特币归属的是按照比特币协议生成的一对对公钥和私钥，它们通过非对称加密算法生成，

公钥通过两次

哈希算法运算

声音 | ETC Labs主管：科普教育是未来几年公链面临的巨大挑战:ETCLabs主管Darin Kotalik认为，科普教育是未来几年公链面临的巨大挑战，人们必须要对区块链有基本的认识，分清楚公链和私链的区别。[2019/8/25]

得到一个散列值，再经过

Base58Check编码生成了我们常见到的比特币的

钱包地址。所以钱包地址经过解码后，就可以得到对应公钥的哈希，可以用于验证私钥签名，加密数据等等。

UTXO：Unspenttransactionoutput，未花费的交易输出，它是比特币世界里的

抽象货币，每个UTXO都被一个

公钥锁定，只有持有该公钥对应私钥的人，可以

通过私钥签名并使用该UTXO。可以把UTXO理解为

抽象的纸币，但它的面值不是固定的。（参考链接：

https://en.wikipedia.org/wiki/Unspent_transaction_output）

抛开代码，我们接下来看看比特币的交易是怎样的一个过程：

如下图，有甲、乙、丙、丁四个人，他们都有比特币钱包，钱包私钥自己持有，钱包地址在比特币网络公开，用于UTXO的锁定和验证。

起始，甲给丙0.7BTC，在比特币网络里的记录是

UTXO(1)：甲给丙0.7BTC；乙给丙0.5BTC，在比特币网络里的记录是

UTXO(2)：乙给丙0.5BTC。此时，丙的比特币钱包的账户余额为这两个UTXO之和，

丙的比特币总数=UTXO(1)+UTXO(2)=1.2BTC。如下图：

这天，丙向丁买了一批货物，需要向丁支付0.8BTC。丙通过比特币网络向丁转账，但丙现有的两个UTXO均不足0.8BTC，需要将两个UTXO一起使用，

类似现金交易：给丁支付1.2BTC，丁找给丙0.4BTC。但在比特币网络中，这个

找零的工作是由丙自己发起的。

整个交易的流程如下：

丙通过比特币钱包准备交易信息，交易信息包括输入和输出两个部分，输入是UTXO(1)和UTXO(2)，以及丙的钱包私钥签名

交易的输出是未确认的UTXO(3)：丙给丁0.8BTC，这个新的UTXO指向丁的钱包公钥，待交易确认后，将被丁的钱包公钥锁定。

此时还有0.4BTC需要找零给丙，因此还需要输出一个未确认的UTXO(4):丙给丙0.3999BTC，这个新的UTXO指向丙的钱包公钥，待交易确认后，将被丙的钱包公钥锁定。

为什么找零的数额不是0.4BTC呢？因为比特币网络要求，交易转账，需要向比特币网络支付交易手续费。剩余0.0001BTC未指向任何钱包公钥，将作为转账手续费支付给打包这笔交易的矿工。

交易信息准备完毕后，经过丙的钱包验证交易合法后，将交易广播到比特币网络中，由挖矿节点验证交易后，打包交易，并向比特币网络广播，交易完成。

旧的UTXO被消耗，新的UTXO开始生效，此时丁的钱包里有一个未使用的UTXO(3):丙给丁0.8BTC，丙的钱包里有一个未使用的UTXO(4):丙给丙0.3999BTC。

以上是较为抽象的比特币交易的过程，有关比特币交易的构造，签名验证，节点验证，交易广播，加入挖矿节点mempool，矿工构造预备区块，以及最终的出块确认的过程，后续会分别介绍，本篇不做展开。

从这个抽象的交易过程，我们可以发现，比特币的交易实质上是一堆UTXO的输入和输出的过程，伴随旧的UTXO被消耗，新的UTXO产生，完成了一次又一次的比特币交易。交易的过程由非对称加密和哈希算法进行双重保护，比特币持有者可以放心完成交易而不必担心身份被泄露，交易过程中也消耗了一部分比特币，用于奖励打包交易的矿工，使矿工乐于完成自己维护比特币网络的任务。

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