什么是 UTXO 模型？它与以太坊的账户模型有何不同？

了解区块链中的 UTXO 模型

1. UTXO（未花费交易输出）模型是Bitcoin和其他几种加密货币用来跟踪所有权和验证交易的基本机制。每笔交易都会消耗现有的 UTXO 作为输入，并创建新的 UTXO 作为输出。这些未使用的输出代表可以在未来交易中使用的可用资金。

2. 在此模型中，每个用户的余额不是存储为单个数字，而是通过扫描区块链中链接到其公共地址的所有 UTXO 来得出。这意味着钱包在构建交易时必须收集和验证多个 UTXO，这会稍微增加计算开销，但会增强安全性和并行性。

3、UTXO系统中的交易是无状态的。每个都独立存在并直接引用先前的输出。这允许节点在不访问全局状态的情况下验证交易，从而使验证在分布式网络中更加模块化和可扩展。

4. 该结构通过 CoinJoin 等技术支持强大的隐私功能，并通过 Merkle 证明实现高效的轻客户端。由于每个输出都是离散的，因此用户可以精确管理资金粒度，根据费用效率或匿名需求选择要花费的 UTXO。

5. UTXO 的不变性和可追溯性提供了一个透明的分类账，其中每个代币的变动都来自可验证的来源，从而加强了去信任的共识。这种设计与数字签名和哈希链的密码学原理紧密结合，确保协议层面的防篡改。

以太坊基于账户的模型解释

1. 以太坊采用基于账户的模型，每个用户的余额都直接存储在区块链状态的账户中。这类似于传统的银行系统：账户持有的余额随着传入和传出的交易而增加或减少。

2. 账户有两种类型：由私钥控制的外部账户（EOA）和由代码控制的合约账户。两者都维护持久存储，并且可以在以太坊虚拟机（EVM）内无缝交互。

3、事务发生时，直接修改全局状态。例如，发送 ETH 会从发送者的余额中扣除并添加到接收者的余额中。智能合约执行可以同时改变多个账户的状态，从而实现复杂的去中心化应用程序。

4. 与 UTXO 不同，该模型要求节点维护所有账户、合约和存储的整个当前状态。虽然这简化了余额查询，但它增加了内存需求并使全节点的状态修剪变得复杂。

5.状态转换是原子性和确定性的，这意味着每个节点在给定相同输入的情况下计算相同的结果，即使在高并发交互期间也能保持网络一致性。这种可预测性对于在数千个节点上可靠地执行智能合约至关重要。

UTXO 和账户模型之间的主要区别

1. 数据表示存在显着差异：UTXO 将硬币作为离散对象进行跟踪，而账户模型则跟踪与地址相关的余额。这会影响钱包计算可用资金的方式以及交易的结构方式。

2. 可扩展性方法各不相同。 UTXO 可以更轻松地进行分片，因为 UTXO 的子集可以独立处理。由于共享状态依赖性，以太坊的账户模型面临跨分片交易的挑战。

3. 隐私功能有利于 UTXO，因为用户可以为每笔交易生成新地址并混合 UTXO，而无需泄露链接。相比之下，账户模型公开了与某个地址相关的所有交易历史记录，从而减少了假名。

4. 智能合约功能与基于账户的系统更自然地集成。以太坊利用其全局状态来启用保存数据并响应消息的合约，而基于 UTXO 的平台需要脚本逻辑或侧链等扩展来支持类似的功能。

5.交易费用和资源管理也存在差异——UTXO 系统通常根据数据大小收取费用，而以太坊则使用与计算复杂性相关的 Gas 定价，反映了执行和经济激励之间更深入的整合。

关于 UTXO 和账户模型的常见问题

UTXO 模型中什么可以防止双花？由于每个 UTXO 只能被消耗一次，因此可以防止双花。一旦作为输入包含在有效交易中，它就会被标记为已用且无法重复使用。节点拒绝任何引用已用输出的尝试，通过共识规则强制执行完整性。

以太坊如何处理影响同一账户的并发交易？以太坊使用随机数（nonce）对交易进行排序——随机数是来自 EOA 的每笔交易所附加的序列号。节点按随机数顺序处理事务，防止竞争情况。如果两个交易具有相同的随机数，则仅接受第一个确认的交易，而丢弃另一个。

UTXO 区块链可以支持智能合约吗？是的，尽管与基于帐户的系统相比有局限性。 Cardano 和 Ergo 等平台使用脚本语言扩展 UTXO，以实现条件支出和去中心化逻辑。这些模型将合约视为对赎回的约束，而不是持久的有状态实体。

为什么一些开发者更喜欢使用 UTXO 模型作为 Layer-2 解决方案？ UTXO 模型的无状态性质使其成为支付渠道等链下协议的理想选择。由于每个输出都是独立的，因此各方可以在链下交换签名交易并在链上解决最终状态，而无需保持连续连接或共享上下文。