比特币交易与传统银行交易的区别及找零机制详解

导读： 文章浏览阅读1.1k次。一、比特币交易介绍1. 比特币交易与传统银行交易的区别？传统银行的每个账户都有一个数据库保存用户的信息，例如：姓名、卡号、余额等信息。每产生一笔交易...

银行系统账户更新

银行系统在资金交易方面的操作较为直接。一旦有交易发生，无论处于何种时间和地点，银行都会即刻更新用户账户的余额字段。例如在 2024 年 3 月 10 日北京的某家银行，用户 A 向用户 B 转账 5000 元，银行系统会迅速将用户 A 的账户余额减少 5000 元，同时用户 B 的余额也会相应增加。这种方式简单高效，能让用户及时知道自己账户资金情况。

银行系统历经多年发展，逐渐形成了固定的模式。大型国有银行如此，小型地方银行也是如此，它们都依据这一规则来处理交易。这样一来，人们在进行日常转账等业务时，就能够清晰地知晓资金的变动情况，从而保证了日常生活中资金交易能够有序地进行。

比特币数据库特征

比特币数据库与银行系统不同，其中只有交易信息，不存在用户帐号信息。在比特币网络中，不管你是在纽约还是在东京进行交易，系统所记录的仅仅是交易这一行为本身。就如同一个账本，它只记录事件的过程，而不会记录当事人的身份。有一位比特币爱好者在 2023 年底进行了比特币交易，整个过程只显示交易的细节，无法从数据库中直接得知交易的双方究竟是谁。

这种设计存在一定益处。其一，它提升了交易的匿名性，能为比特币用户提供更多的隐私保障。其二，它也带来了一些难题，比如无法直接从数据库里知晓某个用户的所有交易状况，要查找特定用户的相关交易就会变得较为复杂。

比特币交易基础规则

在比特币系统里，每一笔交易都依托于之前的交易。例如在 2024 年初的时候，用户 C 接收到了一笔比特币的转账。当他之后要对这笔比特币进行交易时，系统就需要去确认前面那笔转账是否已经生效。这就好像盖房子一样，需要层层递进，每一层都是以下面的那一层作为基础的。这种规则使得比特币的交易形成了一条相互紧密关联的链条。

这一规则确保了比特币交易具有连贯性以及可追溯性。每一笔交易的来源与去向都能够依据前面的交易而被追踪到。然而，这也就意味着倘若要对某笔交易进行查询，或许就需要去查询前面数量众多的交易记录，从而增加了查询所耗费的时间以及难度。

比特币余额统计方式

在比特币系统当中，若要知晓某个钱包地址的余额，就必须遍历整个账本。在过去的一个月时间里，有一位研究人员，他想要统计一个特定钱包地址的余额，为此花费了不少时间去对每一笔相关的交易进行梳理。与银行系统能够直接查看账户余额有所不同，比特币系统仅仅能够通过对属于该地址的所有交易进行统计，才能够确定其余额。

type TXInput struct {
	TXID        []byte // 引用输出的交易ID
	OutputIndex int64  // 引用输出的索引
	//ScriptSig   string // 解锁脚本（实际上这里应该是签名和公钥）
	Signature []byte // 签名
	PubKey    []byte // 公钥
}
type TXOutput struct {
	Value float64 // 金额
	//ScriptPubKey string  // 锁定脚本（公钥哈希）
	PubKeyHash []byte // 公钥哈希
}
type Transaction struct {
	TXID    []byte     // 交易ID
	Inputs  []TXInput  // 交易输入
	Outputs []TXOutput // 交易输出
}

这种统计方式能保证余额的准确性，不过效率较为低下。尤其是在比特币交易日益频繁的情况下，这种情况更为明显。并且对于普通用户而言，这种复杂的统计过程他们很难独自完成，通常需要借助专业的工具或者平台来进行。

// 设置交易ID
func (tx *Transaction) SetHash() {
	// 对tx进行加密处理，生成字节流
	var buffer bytes.Buffer
	encoder := gob.NewEncoder(&buffer)
	encoder.Encode(&tx)
	// 使用sha256对字节流再次假面，生成一个hash值
	data := buffer.Bytes()
	hash := sha256.Sum256(data)
	// 把hash作为交易的ID
	tx.TXID = hash[:]
}

比特币交易的输入输出

const reward = 50 // 挖矿奖励
// 创建挖矿交易
// 参数一：矿工地址
// 参数二：矿工附加信息
func NewCoinBaseTx(address string, data string) *Transaction {
	input := TXInput{nil, -1, data}
	output := TXOutput{reward, address}
	tx := Transaction{nil, []TXInput{input}, []TXOutput{output}}
	tx.SetHash()
	return &tx
}

比特币交易由输入和输出两部分构成。拿张三给李四转账这件事来说，系统生成的输出当中包含“转账金额”以及“锁定脚本”。“锁定脚本”就仿佛是一把特殊的锁，只有李四的私钥才能够将其解开。倘若李四要给王五转账，就会创建输入，输入里面包含所引用交易的 ID 以及签名和公钥。在 2024 年 4 月的那一次交易里，就把这样的流程体现了出来。

// 定义区块
type Block struct {
	// 版本号
	Version uint64
	// 前区块哈希值
	PrevHash []byte
	// 梅克尔根
	MerKleRoot []byte
	// 时间戳
	TimeStamp uint64
	// 难度值
	Difficulty uint64
	//随机数
	Nonce uint64
	// 当前区块哈希值
	Hash []byte
	// 区块数据
	//Data []byte
	Data []*Transaction // 区块的交易数据
}

这种方式使比特币交易具备了更高的安全性与灵活性。借助输入输出机制以及锁定、解锁脚本，就能够确保只有持有相应私钥的人才能动用比特币。与此同时，引用交易 ID 还保证了交易的连贯性以及可追溯性。

// 创建方法
func NewBlock(data []*Transaction, prevHash []byte) *Block {
	block := Block{
		Version:    00,
		PrevHash:    prevHash,
		MerKleRoot: []byte{},
		TimeStamp:  uint64(time.Now().Unix()),
		Difficulty: 1,
		Nonce:      1,
		//Data: []byte(data),
		Data: data,
	}
	//提供一个设置哈希的方法
	//block.SetHash()
	pow := NewProofOfWork(block)
	hash, nonce := pow.Run()
	block.Hash = hash
	block.Nonce = nonce
	return &block
}

未消费输出相关概念

未消费输出（UTXO）是比特币交易的最小支付单位。它无法被分割，必须一次性全部消耗完，之后才能在比特币网络的 UTXO 池中生成新的 UTXO。2023 年 11 月，有一位用户进行交易时使用了多个 UTXO，每一个 UTXO 都得全部用完。用户的比特币余额是由钱包应用将所有属于该用户的 UTXO 进行聚合后计算得出的。

// 创建方法
//func NewBlockChain() *BlockChain {
func NewBlockChain(address string) *BlockChain {
	/*// 创建创世块
	genericBlock := NewBlock([]byte(genesisInfo), []byte{})
	// 创建BlockChain
	bc := BlockChain{[]*Block{genericBlock}}
	return &bc*/
	var db *bolt.DB
	var lastHash []byte
	// 1. 打开数据库
	db, err := bolt.Open(dbName, 0600, nil)
	if err != nil {
		panic("bolt.Open err!")
	}
	db.Update(func(tx *bolt.Tx) error {
		// 2. 打开抽屉Bucket
		bucket := tx.Bucket([]byte(bucketName))
		// 3. 如果Bucket是否为nil，则创建一个Bucket
		if bucket == nil {
			bucket, err = tx.CreateBucket([]byte(bucketName))
			if err != nil {
				panic("tx.CreateBucket err!")
			}
			// 创建创世块
			//genericBlock := NewBlock([]byte(genesisInfo), []byte{})
			//创建coinbase交易  <---这里修改
			coinbaseTx := NewCoinBaseTx(address, genesisInfo)
			//创建创世块 <---这里修改
			genericBlock := NewBlock([]*Transaction{coinbaseTx}, []byte{})
			// 把创世块保存在bucket中
			bucket.Put(genericBlock.Hash, genericBlock.Serialize())
			// 把创世块的hash保存在last中
			bucket.Put([]byte(last), genericBlock.Hash)
			// 记录lastHash
			lastHash = genericBlock.Hash
		} else {
			// 4. 如果Bucket不为nil，记录lastHash
			lastHash = bucket.Get([]byte(last))
		}
		return nil
	})
	return &BlockChain{db, lastHash}
}

UTXO 机制确保了比特币交易的清晰性与准确性。每一个交易的源头以及去向，都能够借助 UTXO 得以明确，从而避免了交易过程中的混乱状况。然而，这也使得用户在进行交易时，需要合理地对自己的 UTXO 进行管理，否则就有可能出现交易无法顺利开展的情形。

// 添加区块
//func (bc *BlockChain) AddBlock(data string) {
func (bc *BlockChain) AddBlock(txs []*Transaction) {
	/*// 获取最后区块
	lastBlock := bc.Blocks[len(bc.Blocks)-1]
	// 创建一个新区块
	block := NewBlock([]byte(data), lastBlock.Hash)
	// 添加新区块
	bc.Blocks = append(bc.Blocks, block)*/
	// 获取最后区块hash
	lastHash := bc.Tail
	// 创建区块
	//block := NewBlock([]byte(data), lastHash)
	block := NewBlock(txs, lastHash)
	// 更新操作
	bc.Db.Update(func(tx *bolt.Tx) error {
		bucket := tx.Bucket([]byte(bucketName))
		if bucket == nil {
			panic("bucket should not be nil!")
		}
		// 向bolt数据库添加新区块
		bucket.Put(block.Hash, block.Serialize())
		// 更新数据库的last
		bucket.Put([]byte(last), block.Hash)
		// 更新bc.Tail
		bc.Tail = block.Hash
		return nil
	})
}

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// 根据nonce生成区块哈希，该方法与SetHash方法类似
func (pow *ProofOfWork) PrepareData(nonce uint64) []byte {
	block := pow.Block
	block.MerKleRoot = block.HashTransactions()
	tmp := [][]byte{
		block.PrevHash,
		//block.Data,
		block.MerKleRoot,
		uint64ToByte(block.Version),
		uint64ToByte(block.TimeStamp),
		uint64ToByte(block.Difficulty),
		uint64ToByte(nonce),
	}
	blockInfo := bytes.Join(tmp, []byte{})
	// 2.使用sha256加密
	hash := sha256.Sum256(blockInfo)
	return hash[:]
}