比特币交易的过程
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(签名过程类似加密过程),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(验证过程类似解密过程),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)
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,也叫指纹,散列值,或者哈希。好的哈希算法应该是不可逆的(无法通过数字摘要反推出原来的信息或者数据),敏感的(原来数据中任何一个微小的改动,都会使数字摘要发生巨大变化),防冲突的(很难找到两个不同的信息,它们的数字摘要相同)。(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(椭圆曲线算法)生成,公钥通过两次哈希算法(SHA256)运算得到一个散列值(也叫做哈希),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:Unspent transaction output,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(钱包地址)锁定,只有持有该公钥对应私钥的人,可以通过私钥签名(解锁)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(不光有5块,10块,可以是任何数)。(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(由各自钱包公钥生成)在比特币网络公开,用于UTXO的锁定和验证。
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(因为UTXO(1)和UTXO(2)均被丙的钱包公钥锁定,需要通过丙的私钥签名来解锁后,进行使用) 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(如果未找零,剩余所有未指定的比特币将全部作为手续费给打包交易的矿工,不过目前找零工作都由钱包自动完成,不用担心)。 交易信息准备完毕后,经过丙的钱包验证交易合法(UTXO合法,签名有效,输入输出金额有效等等)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(将交易记入比特币区块中),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。
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