比特币账本输入与输出
A. 比特币有什么用呢
比特币是一种数字货币，比特币在我国只能算是一种电子商品，比特币在德国已经成为合法的货币了。比特币可以看做一个收藏品，收藏者将比特币视作无价之宝，非收藏者将比特币视为无价值的字符。
B. 比特币机制研究
现今世界的电子支付系统已经十分发达，我们平时的各种消费基本上在支付宝和微信上都可以轻松解决。但是无论是支付宝、微信，其实本质上都依赖于一个中心化的金融系统，即使在大多数情况这个系统运行得很好，但是由于信任模型的存在，还是会存在着仲裁纠纷，有仲裁纠纷就意味着不存在 不可撤销的交易 ，这样对于 不可撤销的服务 来说，一定比例的欺诈是不可避免的。在比特币出来之前，不存在一个 不引入中心化的可信任方 就能解决在通信通道上支付的方案。
比特币的强大之处就在于：它是一个基于密码学原理而不是依赖于中心化机构的电子支付系统，它能够允许任何有交易意愿的双方能直接交易而不需要一个可信任的第三方。交易在数学计算上的不可撤销将保护 提供不可撤销服务 的商家不被欺诈，而用来保护买家的 程序化合约机制 也比较容易实现。
假设网络中有A, B ,C三个人。
A付给B 1比特币 ，B付给C 2比特币 ，C付给A 3比特币 。
如下图所示：
为了刺激比特币系统中的用户进行记账，记账是有奖励的。奖励来源主要有两方面：
比特币中每一笔交易都会有手续费，手续费会给记账者
记账会有打包区块的奖励，中本聪在08年设计的方案是： 每10分钟打一个包，每打一个包奖励50个比特币，每4年单次打包的奖励数减半，即4年后每打一个包奖励25个比特币，再过四年后就奖励12.5个比特币... 这样我们其实可以算出比特币的总量：
要说明打包的记录以谁为准的问题，我们需要引入一个知名的 拜占庭将军问题 （Byzantine failures）。拜占庭将军问题是由莱斯利·兰伯特提出的点对点通信中的基本问题。含义是在存在消息丢失的不可靠信道上试图通过消息传递的方式达到一致性是不可能的。
假设有9个互相远离的将军包围了拜占庭帝国，除非有5个及以上的将军一起攻打，拜占庭帝国才能被打下来。而这9个将军之间是互不信任的，他们并不知道这其中是否有叛徒，那么如何通过远距离协商来让他们赢取战斗呢？
口头协议有3个默认规则：
1.每个信息都能够被准确接收
2.接收者知道是谁发送给他的
3.谁没有发送消息大家都知道
4.接受者不知道转发信息的转发者是谁
将军们遵循口头规则的话，那就是下面的场景：将军1对其他8个将军发送了信息，然后将军2~9将消息进行转达（广播），每个将军都是消息的接受者和转发者，这样一轮下来，总共就会有9×8=72次发送。这样将军就可以根据自己手中的信息，选择多数人的投票结果行动即可，这个时候即便有间谍，因为少数服从多数的原则，只要大部分将军同意攻打拜占庭，自己就去行动。
这个方案有很多缺点：
1.首先是发送量大，9个将军之间要发送72次，随着节点数的增加，工作量呈现几何增长。
2.再者是无法找出谁是叛徒，因为是口头协议，接受者不知道转发信息的转发者是谁，每个将军手里的数据仅仅只是一个数量的对比：
这里我们假设有3个叛徒，在一种最极端的情况下即叛徒转发信息时总是篡改为“不进攻”，那么我们最坏的结果就如上图所示。将军1根据手里的信息可以推出要进攻的结论，却无法获知将军里面谁是叛徒。
这样我们就有了方案二：书面协议。
书面协议即将军在接受到信息后可以进行签字，并且大家都能够识别出这个签字是否是本人，换种说法就是如果有人篡改签字大家可以知道。书面协议相对比口头协议就是增加了一个认证机制，所有的消息都有记录。一旦发现有人所给出的信息不一致，就是追查间谍。
有了书面协议，那么将军1手里的信息就是这样的：
可以很明显得看出，在最坏的一种情况——叛徒总是转发“不进攻”的消息之下，将军7、8、9是团队里的叛徒。
这个方案解决了口头协议里历史信息不可追溯的问题，但是在发送量方面并没有做到任何改进。
在我们的示例中，比特币系统里的每个用户发起了一笔交易，都会通过自己的私钥进行签名，用数学公式表示就是：
所以之前的区块就变成了这样：
这样每一笔交易都由交易发起者通过私钥进行数字签名，由于私钥是不公开的，所以交易信息也就无法被伪造了。
如书面协议末尾所说的那样，书面协议未能解决信息交流过多的问题。当比特币系统中存在上千万节点的时候，如果要互相广播验证，请求响应的次数那将是一个非常庞大的数字，显然势必会造成网络拥堵、节点处理变慢。为了解决这个问题，中本聪干脆让整个10分钟出一个区块，这个区块由谁来打包发出呢？这里就采用了工作量证明机制(PoW)。工作量证明，说白了就是解一个数学题，谁先解出来数学题，谁就能有打包区块的权力。换在拜占庭将军的例子中就是，谁先做出数学题，谁就成为将军们里面的总司令，其他将军听从他发号的命令。
首先，矿工会将区块头所占用的128字节的字符串进行两次sha256求值，即：
这样求得一个值Hash，将其与目标值相比对，如果符合条件，则视为工作量证明成功。
工作量证明成功的条件写在了区块链头部的 难度数 字段，它要求了最后进行两次sha256运算的Hash值必须小于定下的目标值；如果不是的话，那就改变区块头的 随机数 （nonce），通过一次次地重复计算检验，直到符合条件为止。
此外， 比特币有自己的一套难度控制系统，使得比特币系统要在全网不同的算力条件下，都保持10分钟生成一个区块的速率。这也就意味着：难度值必须根据全网算力的变化进行调整。难度调整的策略是由最新2016个区块的花费时长与期望时长（期望时长为20160分钟即两周，是按每10分钟一个区块的产生速率计算出的总时长）比较得出的，根据实际时长与期望时长的比值，进行相应调整（或变难或变易）。也就是说，如果区块产生的速率比10分钟快则增加难度，比10分钟慢则降低难度。
PoW其实在比特币中是做了以下的三件事情。
这样可以防止一台高性能机器同时跑上万个节点，因为每完成一个工作都要有足够的算力。
有经济奖励就会加速整个系统的去中心化，也鼓励大家不要去作恶，要积极地按照协议本来的执行方式去执行。(所以说，无币区块链其实是不可行的，无币区块链一定导致中心化。)
也就是说，每个节点都不能以自身硬件条件去控制出快速度。现在的比特币上平均10分钟出一个块，性能再好的机器也无法打破这个规则，这就能够保证 区块链是可以收敛到共同的主链上的 ，也就是我们所说的共识。
综上，共识只是PoW三个作用中的一点，事实上PoW设计的作用有点至少有这么三种。
默克尔树的概念其实很简单，如图所示
这样，我们区块的结构就大致完整了，这里分成了区块头和区块体两部分。
区块链的每个节点，都保存着区块链从创世到现在的每一区块，即每一笔交易都被保存在节点上，现在已经有几百个GB了。
每当比特币系统中有一笔新的交易生成，就会将新交易广播到所有的节点。每个节点都把新交易收集起来，并生成对应的默克尔根，拼接完区块头后，就开始调整区块头里的随机数值，然后就开始算数学题
将算出的result和网络中的目标值进行比对，如果是结果是小于的话，就全网广播答案。其他矿工收到了这个信息后，就会立马放下手里的运算，开始下一个区块的计算。
举个例子，当前A节点在挖38936个区块，A挖矿节点一旦完成计算，立刻将这个区块发给它的所有相邻节点。这些节点在接收并验证这个新区块后，也会继续传播此区块。当这个新区块在网络中扩散时，每个节点都会将它作为第38936个区块(前一个区块为38935)加到自身节点的区块链副本中。当挖矿节点收到并验证了这个新区块后，它们会放弃之前对构建这个相同高度区块的计算，并立即开始计算区块链中下一个区块的工作。
整个流程就像下一张图所展示的这样：
简单来说，双花问题是一笔钱重复花了两次。具体来讲，双花问题可分为两种情况：
1.同一笔钱被多次使用；
2.一笔钱只被使用过一次，但是通过黑客攻击或造假等方式，将这笔钱复制了一份，再次使用。
在我们生活的数字系统中，由于数据的可复制性，使得系统可能存在同一笔数字资产因不当操作被重复使用的情况，为了解决双花问题，日常生活中是依赖于第三方的信任机构的。这类机构对数据进行中心化管理，并通过实时修改账户余额的方法来防止双重支付的出现。而作为去中心化的点对点价值传输系统，比特币通过UTXO、时间戳等技术的整合来解决双花问题。
UTXO的英文全称是 unspent transaction outputs ，意为 未使用的交易输出 。UTXO是一种有别于传统记账方式的新的记账模型。
银行里传统的记账方式是基于账户的，主要是记录某个用户的账户余额。而UTXO的交易方式，是基于交易本身的，甚至没有账户的概念。在UTXO的记账机制里，除了货币发行外，所有的资金来源都必须来自于前面某一个或几个交易。任何一笔的交易总量必须等于交易输出总量。UTXO的记账机制使得比特币网络中的每一笔转账，都能够追溯到它前面一笔交易。
比特币的挖矿节点获得新区块的挖矿奖励，比如 12.5 个比特币，这时，它的钱包地址得到的就是一个 UTXO，即这个新区块的币基交易（也称创币交易）的输出。币基交易是一个特殊的交易，它没有输入，只有输出。
当甲要把一笔比特币转给乙时，这个过程是把甲的钱包地址中之前的一个 UTXO，用私钥进行签名，发送到乙的地址。这个过程是一个新的交易，而乙得到的是一个新的 UTXO。
这就是为什么有人说在这个世界上根本没有比特币，只有 UTXO，你的地址中的比特币是指没花掉的交易输出。
以Alice向Bob进行转账的过程举例的话：
UTXO 与我们熟悉的账户概念的差别很大。我们日常接触最多的是账户，比如，我在银行开设一个账户，账户里的余额就是我的钱。
但在比特币网络中没有账户的概念，你可以有多个钱包地址，每个钱包地址中都有着多个 UTXO，你的钱是所有这些地址中的 UTXO 加起来的总和。
中本聪发明比特币的目标是创建一个点对点的电子现金，UTXO 的设计正可以看成是借鉴了现金的思路：我们可能在这个口袋里装点现金，在那个柜子角落里放点现金，在这种情况下不存在一个账户，你放在各处的现金加起来就是你所有的钱。
采用 UTXO 设计还有一个技术上的理由，这种特别的数据结构可以让双重花费更容易验证。对比一下：
C. 比特币是什么东西
比特币是通过互联网技术而产生得一种数字货币，不是真实存在的货币。比特币交易费用：尽管交易费用是可选的，但矿工可以选择处理哪些交易，并优先处理那些支付较高费用的交易。矿工可以根据相对于其仓储规模支付的费用，而不是作为费用支付的绝对金额来选择交易。这些费用通常以每字节来衡量。事务的大小取决于用于创建事务的输入数量和输出数量。
隐私：比特币是假名，这意味着资金不与现实世界实体挂钩，而是与比特币地址挂钩。比特币地址的所有者没有明确的身份，但区块链的所有交易都是公开的。此外，交易可以通过“使用习惯用法”(例如，使用来自多个输入的硬币的交易表明这些输入可能具有共同的所有者)和用关于特定地址所有者的已知信息来证实公共交易数据来与个人和公司相联系。此外，法律可能要求比特币交易所收集个人信息。为了提高金融隐私，可以为每笔交易生成一个新的比特币地址。
可替代性：钱包和类似软件在技术上把所有比特币等同处理，建立了基本的可替代性。研究人员指出，每枚比特币的历史都在区块链账本中注册并公开提供，一些用户可能会拒绝接受来自有争议交易的比特币，这将损害比特币的可替代性。
可量测性：区块链的数据块最初被限制在32兆字节大小。中本聪在2010年引入了1兆字节的块大小限制。最终，1兆字节的块大小限制给事务处理带来了问题，例如增加事务费用和延迟事务处理。
法律地位、税收和监管 由于比特币的去中心化及其在在线交易所的交易分布在许多国家，比特币的监管一直很困难。然而，比特币的使用可以被定为犯罪，在特定国家关闭交易所和对等经济将构成事实上的禁令。比特币的法律地位因国家而异，在许多国家仍未界定或仍在变化。适用于比特币的法规和禁令可能会延伸到类似的加密货币系统。
据国会图书馆称，对交易或使用加密货币的“绝对禁令”适用于八个国家:阿尔及利亚、玻利维亚、埃及、伊拉克、摩洛哥、尼泊尔、巴基斯坦和阿拉伯联合酋长国。“隐性禁令”适用于另外13个国家，包括巴林、孟加拉国、中国、哥伦比亚、多米尼加共和国、印度尼西亚、伊朗、科威特、莱索托、立陶宛、阿曼、卡塔尔和沙特阿拉伯。
D. 什么是比特币找零机制
比特币在生意时会把消费时所用的地址（消费地址）的余额置零。当需付的金额小于可用余额时，生意信息中有必要告诉比特币网络零钱将被发送至的地址，即“找零地址”。找零地址或许是也或许不是原先消费时所用的地址。
E. 比特币交易怎么交易费怎么算
交易手续费怎么算，可参考以下内容。
1、一般一个普通的比特币交易由一个输入和两个输出(交易输出和变更输出)组成，约200字节。如果默认收费是每1000字节0、0001个比特币，那么一个比特币转账的手续费大概是0、001-0、002个比特币。然而，当单个输入不足以支付输出时，就会出现上述多个事务输入构成未用输出的问题，进而其数据量会变大。但是，未使用的事务输出的组成越复杂，需要处理的字节就越多，处理费用就越高。
2、在比特币的基础协议中，没有规定比特币交易手续费的具体金额，但要求在地址中输入的总额不小于总产出，即你钱包中的比特币总额必须大于转账金额和手续费金额之和。这一点很好理解。你只有10块钱，转账10块钱要收1块钱手续费，也就是说你要花11块钱，10-11=-1，所以这笔交易自然不能完成。
3、比特币交易费用由交易数据大小、交易次数等因素决定。比特币遵循UTXO模型，每个交易包含若干个交易输入和交易输出。事实上，每个未使用的事务输出的组成取决于您的事务输入。当您需要将一个比特币转移到另一个地址时，在您的交易输入中可能包含五个0、2比特币或十个0、1比特币。
F. 比特币是哪个国家发行的
不属于任何国家。比特币（Bitcoin：比特金）最早是一种网络虚拟货币，可以购买现实生活当中的物品。它的特点是分散化、匿名、只能在数字世界使用，不属于任何国家和金融机构，并且不受地域的限制，可以在世界上的任何地方兑换它，也因此被部分不法分子当做洗钱工具。
拓展资料
根据中本聪的思路设计发布的开源软件以及建构其上的P2P网络。比特币是一种P2P形式的虚拟的加密数字货币。点对点的传输意味着一个去中心化的支付系统。与所有的货币不同，比特币不依靠特定货币机构发行，它依据特定算法，通过大量的计算产生，比特币经济使用整个P2P网络中众多节点构成的分布式数据库来确认并记录所有的交易行为，并使用密码学的设计来确保货币流通各个环节安全性。
P2P的去中心化特性与算法本身可以确保无法通过大量制造比特币来人为操控币值。基于密码学的设计可以使比特币只能被真实的拥有者转移或支付。这同样确保了货币所有权与流通交易的匿名性。比特币与其他虚拟货币最大的不同，是其总数量非常有限，具有的稀缺性。
和法定货币相比，比特币没有一个集中的发行方，而是由网络节点的计算生成，谁都有可能参与制造比特币，而且可以全世界流通，可以在任意一台接入互联网的电脑上买卖，不管身处何方，任何人都可以挖掘、购买、出售或收取比特币，并且在交易过程中外人无法辨认用户身份信息。
2009年1月5日，不受央行和任何金融机构控制的比特币诞生。比特币是一种数字货币，由计算机生成的一串串复杂代码组成，新比特币通过预设的程序制造。
交易
比特币点对点网络将所有的交易历史都存储在区块链中，比特币交易就是在区块链账本上“记账”，通常它由比特币客户端协助完成。付款方需要以自己的私钥对交易进行数字签名，证明所有权并认可该次交易。
浏览器 电脑端：macbook pro mos14打开google版本 92.0.4515.131
比特币会被记录在收款方的地址上，交易无需收款方参与，收款方可以不在线，甚至不存在，交易的资金支付来源，也就是花费，称为“输入”，资金去向，也就是收入，称为“输出”。如有输入，输入必须大于等于输出，输入大于输出的部分即为交易手续费。
矿工产出交易没有输入，只有输出，交易记录会显示新生成的比特币（Newly Generated Coins），除矿工产出交易外，一个输入必然是另一笔交易的一个输出，也就是一笔收入必然是其他人的支付。
一个输入没有成为另一笔交易的输出时，它是“未花费的”，也就是“账户余额”。收录此交易的区块被广播后，此交易就有了“1个确认”。矿工们平均每10分钟产生一个区块，每一个新区块的诞生会使此交易的确认数加1。
当确认数达到6时，通常这笔交易被认为比较安全、难以逆转。比特币交易为不可逆，每一笔交易都无法撤销，商家不必遭到诈骗式的拒付而遭受损失，唯一可以获得退款的方法，就是请对方再做一笔反向交易，但需要对方的配合。
比特币会被记录在收款方的地址上，交易无需收款方参与，收款方可以不在线，甚至不存在，交易的资金支付来源，也就是花费，称为“输入”，资金去向，也就是收入，称为“输出”。如有输入，输入必须大于等于输出，输入大于输出的部分即为交易手续费。
矿工产出交易没有输入，只有输出，交易记录会显示新生成的比特币（Newly Generated Coins），除矿工产出交易外，一个输入必然是另一笔交易的一个输出，也就是一笔收入必然是其他人的支付。
一个输入没有成为另一笔交易的输出时，它是“未花费的”，也就是“账户余额”。收录此交易的区块被广播后，此交易就有了“1个确认”。矿工们平均每10分钟产生一个区块，每一个新区块的诞生会使此交易的确认数加1。
当确认数达到6时，通常这笔交易被认为比较安全、难以逆转。比特币交易为不可逆，每一笔交易都无法撤销，商家不必遭到诈骗式的拒付而遭受损失，唯一可以获得退款的方法，就是请对方再做一笔反向交易，但需要对方的配合。
比特币会被记录在收款方的地址上，交易无需收款方参与，收款方可以不在线，甚至不存在，交易的资金支付来源，也就是花费，称为“输入”，资金去向，也就是收入，称为“输出”。如有输入，输入必须大于等于输出，输入大于输出的部分即为交易手续费。
矿工产出交易没有输入，只有输出，交易记录会显示新生成的比特币（Newly Generated Coins），除矿工产出交易外，一个输入必然是另一笔交易的一个输出，也就是一笔收入必然是其他人的支付。
一个输入没有成为另一笔交易的输出时，它是“未花费的”，也就是“账户余额”。收录此交易的区块被广播后，此交易就有了“1个确认”。矿工们平均每10分钟产生一个区块，每一个新区块的诞生会使此交易的确认数加1。
当确认数达到6时，通常这笔交易被认为比较安全、难以逆转。比特币交易为不可逆，每一笔交易都无法撤销，商家不必遭到诈骗式的拒付而遭受损失，唯一可以获得退款的方法，就是请对方再做一笔反向交易，但需要对方的配合。
G. 详解比特币挖矿原理
可以将区块链看作一本记录所有交易的公开总帐簿（列表），比特币网络中的每个参与者都把它看作一本所有权的权威记录。
比特币没有中心机构，几乎所有的完整节点都有一份公共总帐的备份，这份总帐可以被视为认证过的记录。
至今为止，在主干区块链上，没有发生一起成功的攻击，一次都没有。
通过创造出新区块，比特币以一个确定的但不断减慢的速率被铸造出来。大约每十分钟产生一个新区块，每一个新区块都伴随着一定数量从无到有的全新比特币。每开采210,000个块，大约耗时4年，货币发行速率降低50%。
在2016年的某个时刻，在第420,000个区块被“挖掘”出来之后降低到12.5比特币/区块。在第13,230,000个区块（大概在2137年被挖出）之前，新币的发行速度会以指数形式进行64次“二等分”。到那时每区块发行比特币数量变为比特币的最小货币单位——1聪。最终，在经过1,344万个区块之后，所有的共20,999,999.9769亿聪比特币将全部发行完毕。换句话说， 到2140年左右，会存在接近2,100万比特币。在那之后，新的区块不再包含比特币奖励，矿工的收益全部来自交易费。
在收到交易后，每一个节点都会在全网广播前对这些交易进行校验，并以接收时的相应顺序，为有效的新交易建立一个池（交易池）。
每一个节点在校验每一笔交易时，都需要对照一个长长的标准列表：
交易的语法和数据结构必须正确。
输入与输出列表都不能为空。
交易的字节大小是小于MAX_BLOCK_SIZE的。
每一个输出值，以及总量，必须在规定值的范围内 （小于2,100万个币，大于0）。
没有哈希等于0，N等于-1的输入（coinbase交易不应当被中继）。
nLockTime是小于或等于INT_MAX的。
交易的字节大小是大于或等于100的。
交易中的签名数量应小于签名操作数量上限。
解锁脚本（Sig）只能够将数字压入栈中，并且锁定脚本（Pubkey）必须要符合isStandard的格式 （该格式将会拒绝非标准交易）。
池中或位于主分支区块中的一个匹配交易必须是存在的。
对于每一个输入，如果引用的输出存在于池中任何的交易，该交易将被拒绝。
对于每一个输入，在主分支和交易池中寻找引用的输出交易。如果输出交易缺少任何一个输入，该交易将成为一个孤立的交易。如果与其匹配的交易还没有出现在池中，那么将被加入到孤立交易池中。
对于每一个输入，如果引用的输出交易是一个coinbase输出，该输入必须至少获得COINBASE_MATURITY (100)个确认。
对于每一个输入，引用的输出是必须存在的，并且没有被花费。
使用引用的输出交易获得输入值，并检查每一个输入值和总值是否在规定值的范围内 （小于2100万个币，大于0）。
如果输入值的总和小于输出值的总和，交易将被中止。
如果交易费用太低以至于无法进入一个空的区块，交易将被拒绝。
每一个输入的解锁脚本必须依据相应输出的锁定脚本来验证。
以下挖矿节点取名为 A挖矿节点
挖矿节点时刻监听着传播到比特币网络的新区块。而这些新加入的区块对挖矿节点有着特殊的意义。矿工间的竞争以新区块的传播而结束，如同宣布谁是最后的赢家。对于矿工们来说，获得一个新区块意味着某个参与者赢了，而他们则输了这场竞争。然而，一轮竞争的结束也代表着下一轮竞争的开始。
验证交易后，比特币节点会将这些交易添加到自己的内存池中。内存池也称作交易池，用来暂存尚未被加入到区块的交易记录。
A节点需要为内存池中的每笔交易分配一个优先级，并选择较高优先级的交易记录来构建候选区块。
一个交易想要成为“较高优先级”，需满足的条件：优先值大于57,600,000，这个值的生成依赖于3个参数：一个比特币（即1亿聪），年龄为一天（144个区块），交易的大小为250个字节：
High Priority > 100,000,000 satoshis * 144 blocks / 250 bytes = 57,600,000
区块中用来存储交易的前50K字节是保留给较高优先级交易的。 节点在填充这50K字节的时候，会优先考虑这些最高优先级的交易，不管它们是否包含了矿工费。这种机制使得高优先级交易即便是零矿工费，也可以优先被处理。
然后，A挖矿节点会选出那些包含最小矿工费的交易，并按照“每千字节矿工费”进行排序，优先选择矿工费高的交易来填充剩下的区块。
如区块中仍有剩余空间，A挖矿节点可以选择那些不含矿工费的交易。有些矿工会竭尽全力将那些不含矿工费的交易整合到区块中，而其他矿工也许会选择忽略这些交易。
在区块被填满后，内存池中的剩余交易会成为下一个区块的候选交易。因为这些交易还留在内存池中，所以随着新的区块被加到链上，这些交易输入时所引用UTXO的深度（即交易“块龄”）也会随着变大。由于交易的优先值取决于它交易输入的“块龄”，所以这个交易的优先值也就随之增长了。最后，一个零矿工费交易的优先值就有可能会满足高优先级的门槛，被免费地打包进区块。
UTXO（Unspent Transaction Output） : 每笔交易都有若干交易输入，也就是资金来源，也都有若干笔交易输出，也就是资金去向。一般来说，每一笔交易都要花费（spend）一笔输入，产生一笔输出，而其所产生的输出，就是“未花费过的交易输出”，也就是 UTXO。
块龄：UTXO的“块龄”是自该UTXO被记录到区块链为止所经历过的区块数，即这个UTXO在区块链中的深度。
区块中的第一笔交易是笔特殊交易，称为创币交易或者coinbase交易。这个交易是由挖矿节点构造并用来奖励矿工们所做的贡献的。假设此时一个区块的奖励是25比特币，A挖矿的节点会创建“向A的地址支付25.1个比特币(包含矿工费0.1个比特币)”这样一个交易，把生成交易的奖励发送到自己的钱包。A挖出区块获得的奖励金额是coinbase奖励（25个全新的比特币）和区块中全部交易矿工费的总和。
A节点已经构建了一个候选区块，那么就轮到A的矿机对这个新区块进行“挖掘”，求解工作量证明算法以使这个区块有效。比特币挖矿过程使用的是SHA256哈希函数。
用最简单的术语来说， 挖矿节点不断重复进行尝试，直到它找到的随机调整数使得产生的哈希值低于某个特定的目标。 哈希函数的结果无法提前得知，也没有能得到一个特定哈希值的模式。举个例子，你一个人在屋里打台球，白球从A点到达B点，但是一个人推门进来看到白球在B点，却无论如何是不知道如何从A到B的。哈希函数的这个特性意味着：得到哈希值的唯一方法是不断的尝试，每次随机修改输入，直到出现适当的哈希值。
需要以下参数
• block的版本 version
• 上一个block的hash值: prev_hash
• 需要写入的交易记录的hash树的值: merkle_root
• 更新时间: ntime
• 当前难度: nbits
挖矿的过程就是找到x使得
SHA256(SHA256(version + prev_hash + merkle_root + ntime + nbits + x )) < TARGET
上式的x的范围是0~2^32, TARGET可以根据当前难度求出的。
简单打个比方，想象人们不断扔一对色子以得到小于一个特定点数的游戏。第一局，目标是12。只要你不扔出两个6，你就会赢。然后下一局目标为11。玩家只能扔10或更小的点数才能赢，不过也很简单。假如几局之后目标降低为了5。现在有一半机率以上扔出来的色子加起来点数会超过5，因此无效。随着目标越来越小，要想赢的话，扔色子的次数会指数级的上升。最终当目标为2时（最小可能点数），只有一个人平均扔36次或2%扔的次数中，他才能赢。
如前所述，目标决定了难度，进而影响求解工作量证明算法所需要的时间。那么问题来了：为什么这个难度值是可调整的？由谁来调整？如何调整？
比特币的区块平均每10分钟生成一个。这就是比特币的心跳，是货币发行速率和交易达成速度的基础。不仅是在短期内，而是在几十年内它都必须要保持恒定。在此期间，计算机性能将飞速提升。此外，参与挖矿的人和计算机也会不断变化。为了能让新区块的保持10分钟一个的产生速率，挖矿的难度必须根据这些变化进行调整。事实上，难度是一个动态的参数，会定期调整以达到每10分钟一个新区块的目标。简单地说，难度被设定在，无论挖矿能力如何，新区块产生速率都保持在10分钟一个。
那么，在一个完全去中心化的网络中，这样的调整是如何做到的呢？难度的调整是在每个完整节点中独立自动发生的。每2,016个区块(2周产生的区块)中的所有节点都会调整难度。难度的调整公式是由最新2,016个区块的花费时长与20,160分钟（两周，即这些区块以10分钟一个速率所期望花费的时长）比较得出的。难度是根据实际时长与期望时长的比值进行相应调整的（或变难或变易）。简单来说，如果网络发现区块产生速率比10分钟要快时会增加难度。如果发现比10分钟慢时则降低难度。
为了防止难度的变化过快，每个周期的调整幅度必须小于一个因子（值为4）。如果要调整的幅度大于4倍，则按4倍调整。由于在下一个2,016区块的周期不平衡的情况会继续存在，所以进一步的难度调整会在下一周期进行。因此平衡哈希计算能力和难度的巨大差异有可能需要花费几个2,016区块周期才会完成。
举个例子，当前A节点在挖277,316个区块，A挖矿节点一旦完成计算，立刻将这个区块发给它的所有相邻节点。这些节点在接收并验证这个新区块后，也会继续传播此区块。当这个新区块在网络中扩散时，每个节点都会将它作为第277,316个区块(父区块为277,315)加到自身节点的区块链副本中。当挖矿节点收到并验证了这个新区块后，它们会放弃之前对构建这个相同高度区块的计算，并立即开始计算区块链中下一个区块的工作。
比特币共识机制的第三步是通过网络中的每个节点独立校验每个新区块。当新区块在网络中传播时，每一个节点在将它转发到其节点之前，会进行一系列的测试去验证它。这确保了只有有效的区块会在网络中传播。
每一个节点对每一个新区块的独立校验，确保了矿工无法欺诈。在前面的章节中，我们看到了矿工们如何去记录一笔交易，以获得在此区块中创造的新比特币和交易费。为什么矿工不为他们自己记录一笔交易去获得数以千计的比特币？这是因为每一个节点根据相同的规则对区块进行校验。一个无效的coinbase交易将使整个区块无效，这将导致该区块被拒绝，因此，该交易就不会成为总账的一部分。
比特币去中心化的共识机制的最后一步是将区块集合至有最大工作量证明的链中。一旦一个节点验证了一个新的区块，它将尝试将新的区块连接到到现存的区块链，将它们组装起来。
节点维护三种区块：
· 第一种是连接到主链上的，
· 第二种是从主链上产生分支的（备用链），
· 第三种是在已知链中没有找到已知父区块的。
有时候，新区块所延长的区块链并不是主链，这一点我们将在下面“ 区块链分叉”中看到。
如果节点收到了一个有效的区块，而在现有的区块链中却未找到它的父区块，那么这个区块被认为是“孤块”。孤块会被保存在孤块池中，直到它们的父区块被节点收到。一旦收到了父区块并且将其连接到现有区块链上，节点就会将孤块从孤块池中取出，并且连接到它的父区块，让它作为区块链的一部分。当两个区块在很短的时间间隔内被挖出来，节点有可能会以相反的顺序接收到它们，这个时候孤块现象就会出现。
选择了最大难度的区块链后，所有的节点最终在全网范围内达成共识。随着更多的工作量证明被添加到链中，链的暂时性差异最终会得到解决。挖矿节点通过“投票”来选择它们想要延长的区块链，当它们挖出一个新块并且延长了一个链，新块本身就代表它们的投票。
因为区块链是去中心化的数据结构，所以不同副本之间不能总是保持一致。区块有可能在不同时间到达不同节点，导致节点有不同的区块链视角。解决的办法是， 每一个节点总是选择并尝试延长代表累计了最大工作量证明的区块链，也就是最长的或最大累计难度的链。
当有两个候选区块同时想要延长最长区块链时，分叉事件就会发生。正常情况下，分叉发生在两名矿工在较短的时间内，各自都算得了工作量证明解的时候。两个矿工在各自的候选区块一发现解，便立即传播自己的“获胜”区块到网络中，先是传播给邻近的节点而后传播到整个网络。每个收到有效区块的节点都会将其并入并延长区块链。如果该节点在随后又收到了另一个候选区块，而这个区块又拥有同样父区块，那么节点会将这个区块连接到候选链上。其结果是，一些节点收到了一个候选区块，而另一些节点收到了另一个候选区块，这时两个不同版本的区块链就出现了。
分叉之前
分叉开始
我们看到两个矿工几乎同时挖到了两个不同的区块。为了便于跟踪这个分叉事件，我们设定有一个被标记为红色的、来自加拿大的区块，还有一个被标记为绿色的、来自澳大利亚的区块。
假设有这样一种情况，一个在加拿大的矿工发现了“红色”区块的工作量证明解，在“蓝色”的父区块上延长了块链。几乎同一时刻，一个澳大利亚的矿工找到了“绿色”区块的解，也延长了“蓝色”区块。那么现在我们就有了两个区块：一个是源于加拿大的“红色”区块；另一个是源于澳大利亚的“绿色”。这两个区块都是有效的，均包含有效的工作量证明解并延长同一个父区块。这个两个区块可能包含了几乎相同的交易，只是在交易的排序上有些许不同。
比特币网络中邻近（网络拓扑上的邻近，而非地理上的）加拿大的节点会首先收到“红色”区块，并建立一个最大累计难度的区块，“红色”区块为这个链的最后一个区块（蓝色-红色），同时忽略晚一些到达的“绿色”区块。相比之下，离澳大利亚更近的节点会判定“绿色”区块胜出，并以它为最后一个区块来延长区块链（蓝色-绿色），忽略晚几秒到达的“红色”区块。那些首先收到“红色”区块的节点，会即刻以这个区块为父区块来产生新的候选区块，并尝试寻找这个候选区块的工作量证明解。同样地，接受“绿色”区块的节点会以这个区块为链的顶点开始生成新块，延长这个链。
分叉问题几乎总是在一个区块内就被解决了。网络中的一部分算力专注于“红色”区块为父区块，在其之上建立新的区块；另一部分算力则专注在“绿色”区块上。即便算力在这两个阵营中平均分配，也总有一个阵营抢在另一个阵营前发现工作量证明解并将其传播出去。在这个例子中我们可以打个比方，假如工作在“绿色”区块上的矿工找到了一个“粉色”区块延长了区块链(蓝色-绿色-粉色)，他们会立刻传播这个新区块，整个网络会都会认为这个区块是有效的，如上图所示。
所有在上一轮选择“绿色”区块为胜出者的节点会直接将这条链延长一个区块。然而，那些选择“红色”区块为胜出者的节点现在会看到两个链： “蓝色-绿色-粉色”和“蓝色-红色”。 如上图所示，这些节点会根据结果将 “蓝色-绿色-粉色” 这条链设置为主链，将 “蓝色-红色” 这条链设置为备用链。 这些节点接纳了新的更长的链，被迫改变了原有对区块链的观点，这就叫做链的重新共识 。因为“红”区块做为父区块已经不在最长链上，导致了他们的候选区块已经成为了“孤块”，所以现在任何原本想要在“蓝色-红色”链上延长区块链的矿工都会停下来。全网将 “蓝色-绿色-粉色” 这条链识别为主链，“粉色”区块为这条链的最后一个区块。全部矿工立刻将他们产生的候选区块的父区块切换为“粉色”，来延长“蓝色-绿色-粉色”这条链。
从理论上来说，两个区块的分叉是有可能的，这种情况发生在因先前分叉而相互对立起来的矿工，又几乎同时发现了两个不同区块的解。然而，这种情况发生的几率是很低的。单区块分叉每周都会发生，而双块分叉则非常罕见。
比特币将区块间隔设计为10分钟，是在更快速的交易确认和更低的分叉概率间作出的妥协。更短的区块产生间隔会让交易清算更快地完成，也会导致更加频繁地区块链分叉。与之相对地，更长的间隔会减少分叉数量，却会导致更长的清算时间。
H. 比特币手续费
比特币的交易费用一般为：0.0001-0.0005BTC之间。当然，每个矿工和矿工协会所接受的额度是不一样的。有时候，大额的比特币交易是不需要手续费的，比如超过100BTC。小额的交易如低于0.01BTC则要收取一定量的手续费。当然，有的比特币客户端可以设置比特币交易费，如果你把交易费用设置的非常低，那么交易确认的时间会非常的漫长。
首先应该明白这个手续费是奖励给矿工的，以激励矿工继续挖矿为比特币提供足够的算力从而确保比特币网络的安全。目前矿工的主要收入是通过创造新的块（Block）来获得BTC的奖励，但是这个奖励每4年减半，随着时间的推移比特币交易手续费将逐渐取代比特币奖励。
什么情况下需要支付手续费？金额是多少？
比特币系统有一系列的网络规则，其中包含手续费规则，这一系列规则也就是“客户端要做什么”。当你使用Bitcoin客户端（钱包，Bitcoin-Qt）发送比特币的时候，整个过程大致分为以下步骤：
1. 筹备你要发送的比特币
客户端负责收集你钱包（Bitcoin-Qt）里的比特币余额为支付做准备，因为你收到的每一笔比特币都存在你的钱包里面直到你花掉它们。
假如在OKCoin比特币提现3BTC与2BTC两次，它们在你钱包的记录是相互独立的，即一个3BTC和一个2BTC，而不是合并为5BTC（钱包只记录交易明细，并不将余额合并，但是你在钱包的界面上可以看到总的余额），随着时间的推移你的钱包里会积累许多这样数量不等的比特币，可想而知OKCoin比特币钱包里应该有成千上万条这样的记录了吧。所以当你发送比特币的时候钱包必须决定用哪些上述记录最适合用来本次发送。
在一次交易中你得到的比特币称为“输入（inputs）”，支出的比特币称为“输出（outputs）”，在你的钱包里存在多个输入和输出。
2. 阻止大量微额（st）支付冲击网络
如果你向OKCoin比特币交易平台充值小于0.01BTC（包括你钱包内部的资金变动）的话，你必须要支付0.0001的手续费。钱包在准备你的支付金额的时候有一个既定的规则，就是在众多输入（inputs）中筹备支付金额的时候尽量避免产生小于0.01BTC的金额变动（比如你要向OKCoin比特币充值5.005BTC，钱包尽可能的选择3+2.005或者1+1+3.005，而不是5+0.005）。
3. 数额越大、币龄（age）越高优先级越高
如果你发送金额太小或者是你的比特币刚开采出来不久，那么你的转账就不再免费之列。每一个交易都会分配一个优先级，这个优先级通过币的新旧程度、交易的字节数和交易的数量。具体来说，对于每一个输入（inputs）来讲，客户端会先将比特币的数量乘以这些币在块中存在的时间（币龄，age），然后将所有的乘积加起来除以此次交易的大小（以字节为单位），计算公式：priority = sum(input_value_in_base_units * input_age)/size_in_bytes，计算结果如果小于0.576，那么该交易就必须支付手续费。这也是为什么你在OKCoin比特币提现的时候都要加一个0.0001的原因了，因为OKCoin钱包内的比特币转账频繁，比特币在块中的时间比较短，因此需要支付手续费。如果你确实有大量的小额输入，比如小矿工，又想免费转出，这时候你可以加一个数额大的、币龄大的比特币金额，就会将平均优先级提高，从而可以免费转出比特币。
4. 每千字节的收费
在转账的最后客户端会计算本次转账的大小（以字节为单位），大小一般取决于输入和输出的数额大小，计算公式如下：148 × 输入数额 + 34 × 输出数额 + 10，如果该次转账的大小超过10000字节但是优先级符合免费的标准，那么仍然可以享受免费转账，否则需要支付手续费。每1000字节的费用默认是0.0001BTC，但是你也可以在客户端里进行追加，依次打开选项卡“设置>选项>主要”进行手续费的调整。如果你在设置的手续费小于0.0001BTC按0.0001算。当本条规则适用时将会取代步骤2的规则而不是累加。
I. 交易及记账(上) | 小白学比特币之二
在 精读「Mastering Bitcoin」1 中， 提到比特币不仅是一个 电子现金 （系统），也是一个公开的账本，这账本上记录了每笔交易的信息。用比特币交易，其实就跟我们用人民币或者美元交易买卖东西一样。作者给比特币交易行为的定义是：
那么，在比特币系统里，是以什么样的形式将这些交易记录下来的呢？
跟传统记账一样，在比特币系统中也对交易采用复式记账的方法 (double-entry bookkeeping ledger)，直白点翻译就是双入口记账。复式记账，简单理解就是以下两点 [1] ：
每一笔交易都要至少在两个账户上进行记录 ，在会计记账中有三个基本账户也就是资产账户、负债账户以及所有者权益账户，跟会计等式 资产(Assets) = 负债 (Liabiliteis) + 所有者权益 (Equity) 是一一对应的。那么单独每个账户又是以怎么样的方式呈现出来的呢？方法是每个账户都需要记录这个账户的debits和credits（见上图）：
说完复式记账，再回到《Mastering Bitcoin》(精通比特币) ，在书中，作者给出的记账例子如下面那张截图；一笔交易中可以包含多个Input和output。这里的Input和output如何理解呢？
总结一下：
通过作者这句话， 可以看到比特币系统其实执行的是价值交易。更进一步地，可以理解为价值的输入和输出。
上笔交易和下笔交易之间会形成一个“无形的链”：
作者用一张图形象的说明了什么是“交易链”。
对于同一个地址而言，上一笔交易中的output将会作为下一笔交易的输入，这样就形成了一个交易链。
在上面的交易截图中，我们可以看到这几笔交易里有 spent 、 unspent 和 change 。 change 为找零地址，为什么会有找零地址呢？
比特币系统中的找零概念和平时用现金交易的找零概念是一样的，如果你要买一个1块钱的包子，但是你身上只有一张20块钱的纸币，这个时候就需要包子铺老板找给你19元零钱。
在比特币系统中，每一个input就相当于一定面值的纸币。如果一笔交易中只包含一个Input，为20个BTC，当这个地址向其他地址支付1个BTC时候，就需要对方找还19个BTC。不同的是，比特币不像纸币那样只有几种面值固定的纸币，比特币系统可以随时创建“新面值”。
出于保护隐私的考虑，找零地址没必要跟原先的付款地址一样，通常钱包会生成一个新的找零地址。
在真实应用中，并不会在找零地址旁边标注 change 的字样，如下图显示(截图来自blockchain.info上的某笔交易)，
比特币系统可以随时创建“新面值”来用于找零，而且这“零钱”可以用于下次交易。在每个输出(output)记录里，可消费的比特币数量会被标记成 unspent ，这样的输出有一个专门的名字叫做 Unspent Transaction Outputs (UTXO)。可以把unspent的输出理解为面值不同的、可用于下次消费的纸币，就好像10元面值纸币、100元面值纸币那样。
[1] Mastering Bitcoin 第二版 https://github.com/bitcoinbook/bitcoinbook
[2] http://learnmeabitcoin.com
J. UXTO与余额
区块链入门从使用钱包开始，我们最关注的是钱包的账户余额。可看过很多区块链资料以后，一直存在一个疑问，钱包的余额信息存在区块链的什么位置？一直没有找到，只有一个相近的概念叫UTXO（Unspent Transaction Output），但看完以后还是对应不上。直到翻遍网上所有关于UXTO的资料，才知道在中本聪设计的比特币系统中，并没有余额这个概念，“比特币余额”是由比特币等钱包应用派生出来的产物。钱包的余额是通过与账户相关的多个UXTO算出来的。下面且听我详细道来。
了解过一点点会计学，我们现在的会计系统绝大部分采用的是一种叫做“借贷记账法”的方法，账目分成借方和贷方，每发生一笔业务都要登记两个以上的科目。
简单来说，Alice转账给Bob 1美元，使用借贷记账法至少要产生两条账目，Alice账户减少1美元，Bob账户增加1美元。这种记账法在企业经营、企业审计中有无数的好处。但是这种记账法也有一个最大的缺点，就是容易产生记账错误和记账误差。一笔交易需要登记两条以上的账目，本质上记录的是“交易的结果”，而不是“交易本身”。
中本聪发明了UTXO（Unspent Transaction Output）交易模型，并将其应用到比特币当中。UTXO是“未花费的交易输出”，简单来说就是，每一笔比特币交易实际上都是由若干个交易输入和输出组成的。交易输入是资金来源，交易输出是资金去向，每一笔交易都要从交易输入中花费出去一部分，这一部分就是未花费的交易输出（UTXO）。每一次的交易输入都可以追溯到之前的UTXO，直至最初的挖矿所得。
由挖矿所得创建的比特币交易，是每个区块中的首个交易，又称之为coinbase交易，它由矿工创建，没有上一笔交易输出。
在比特币交易中 UTXO 就是基本单位，一个UTXO一旦被创建就不可被继续分割，它只能当作是下一笔交易的输入被花费掉，花费后产生新的UTXO，这样周而复始地实现货币的价值转移。所以我们在比特币钱包中所看到的账户余额，实际上是钱包通过扫描区块链并聚合所有属于该用户的UTXO计算得来的。
因此，当我们在说某人拥有1枚比特币的时候，我们实际上说的是，在当前的区块链记录中，有若干笔交易的 UTXO 收款地址写的是这个人的钱包地址，这些UTXO的总和是1个比特币。
比特币的UXTO系统遵守两个规则：
我们以以太账户为例，打开 etherscan.io ，选择BLOCKCHAIN->All Accounts，这样可以看到所有地址与余额，可以选择其中一个查看详细信息。如果看不懂， 没关系，把自己的以太地址输入到右上角的搜索框回车后，会显示地址的余额和详细交易记录，如下图。
至此，我能理解李笑来老师说为什么他的账户没有余额，只有UXTO了，O(∩_∩)O哈哈~，内行人不要说外行话嘛。