第五章 區塊鏈交易原理
1、概述
本章介紹區塊鏈交易的原理，重點介紹交易過程中，如何證明錢的歸屬、如何證明錢是誰付的。
在介紹交易過程之前，需要先介紹一個概念：未花費的交易輸出（UTXO——Unspent Transaction Output）。
區塊鏈中使用UTXO代表用戶持有的價值，代表用戶收到的還沒有花費的價值。
區塊鏈中每一個比特幣無論經過了多少次流轉，都是來源於挖礦獎勵（幣基交易）。幣基交易是礦工挖礦時的獎勵，該交易的輸入爲空，輸出是贏得記賬權的礦工。
礦工把比特幣轉移給A，這時候對於礦工來說，比特幣已經花費，狀態就變成已花費了，而對於A來說，它收到了礦工的比特幣，此時比特幣的狀態爲未花費。
比特幣在流轉過程中，對於付款人來說，這是一筆輸出，而且已經花費了；對於收款人來說，這筆輸出還未花費。
2、交易原理分析
我們以1個例子來看看交易的原理：假設A交易1個比特幣給B，B又把這個比特幣交易給C。
在第四章 區塊鏈共識機制一章中，我們已經介紹了一筆交易的完成過程，前2步屬於交易過程，後面的屬於共識過程，這裏不再贅述。
首先B收到A的1個比特幣後，B就有了1筆UTXO，大致結構如下：
我們可以看到，記錄分成3部分：hash、in、out。
- hash：代表着交易的唯一標識，是對所有交易信息進行hash而來的。
- in：代表着交易的付款方，此處是A。
- address：A的地址，在區塊鏈中通過地址唯一標識一個用戶，每個用戶有用一對公私鑰，可以認爲地址是通過公鑰經過一系列計算得來的。
- value：交易的金額。
- pkscript：此處的加鎖腳本並不會執行，僅僅是從上一筆交易的output中拷貝的pkscript。
- sigscript：解鎖腳本是付款方使用私鑰做的簽名，簽名用來證明這筆交易是他本人發起的，防止抵賴。
- preHash：這個字段我不確定有，但是看實際的交易，會發現每筆交易都是可以追溯的，一直到最初的幣基交易，我認爲會存在這個字段，來標記該筆交易來自哪裏。任何一筆in，肯定來源於之前的out。
- out：代表着交易的收款方，此處是B。
- address：B的地址。
- value：金額。
- pkscript：加鎖腳本在交易驗證過程中非常重要。它的作用是在用戶花費這筆錢的時候，需要證明這筆錢是他的，否則任何人都可以花不就亂了。它其實是一個棧結構，裏面是一條條的命令，驗證過程就是依次執行這些命令，都通過了則驗證通過。在花費這筆UTXO時，各個礦工會驗證該加鎖腳本，驗證通過後才允許交易。
- nextHash：該字段指的是這筆錢，花出去時的交易標誌。這個字段肯定不在賬本中，可能存儲在其它位置了。
當B把這筆錢交易給C的時候，會創建如下的記錄：
觀察一下記錄的變更：
- hash：變成了003
- in：
- address：是B的地址，因爲現在B是付款方了。
- pkscript：其實等同於上筆交易中out部分的pkscript
- sigscript：B用私鑰對交易信息做的簽名，證明是B花的錢。
- preHash：002，就是上筆交易。
- out：
- address：是C的地址，因爲現在C是收款方了。
- pkscript：加鎖腳本，證明這筆錢現在歸C了。
2.1 加鎖腳本、解鎖腳本
繼續往下看之前，你需要了解公鑰和比特幣地址之間的關係:
以公鑰 K 爲輸入，計算其 SHA256 哈希值，並以此結果計算 RIPEMD160 哈希值，得到一個長度爲 160 比特（20 字節）的數字：
A = RIPEMD160(SHA256(K))
公式中，K 是公鑰，A 是生成的比特幣地址。
pkscript 加鎖腳本是驗證錢屬於自己的手段，每個UTXO都會有一個加鎖腳本，加鎖腳本是這樣的：
OP_DUP
OP_HASH160
9bcc25cea896e5ebf5e38850a2038e215f2393cb
OP_EQUALVERIFY
OP_CHECKSIG
它由一條條的命令及數據組成。在B要花費這個UTXO時，其它節點會按照這個腳本進行驗證，驗證通過則進行挖礦，否則直接丟棄。下面看看這些命令的含義：
- OP_DUP：複製棧頂數據，這裏指的是公鑰。
- OP_HASH160：進行hash計算。
- 9bcc25cea896e5ebf5e38850a2038e215f2393cb：要對比的值，這裏是地址。
- OP_EQUALVERIFY：使用hash值與上面的值比較，判斷是否相等。
- OP_CHECKSIG：對解鎖腳本中的簽名信息進行驗籤。
2.2 多個輸入輸出
上面的例子比較簡單，交易的金額正好等於一筆UTXO。現實生活中，更多的是一筆UTXO大於要支付的金額，或者多筆UTXO合在一起纔夠支付的金額，這種情況下如何處理呢？
UTXO是不支持拆分的，這跟傳統的交易有所區別。
一筆交易中，分爲輸入、輸出兩個部分，區塊鏈中對於輸入是沒有限制的，輸出最多是兩個：一個是收款方，一個是找零。
比如：B要支付給C150個比特幣，B有3個UTXO：40，50，60，則交易記錄如下所示：
參考資料
