3.1 比特币的交易

让我们先一起看一下比特币的交易，比特币交易的过程其实就是不停地创造区块的过程，为了理解上的方便，我们先看一个简单模式的账簿，在这个账簿里，每一笔交易依次被添加到账簿里。

那我们如何使用这个账簿来创造一种货币呢？首先你可能想到（也是许多人误认作比特币使用的方式）：建立一个以账户为核心的系统，可以创造新的币并且放入某人的账号，然后就可以转给其他人了。一笔交易的信息就像这样：“把爱丽丝账户里17个币转给鲍勃”，然后由爱丽丝签名。我们从图3.1可以看到，爱丽丝在第一笔交易里收到25个币，然后转了17个币给鲍勃，她的账户里应该还有8个币。

这么做的不便之处在于，任何人如果想要确认一笔交易是否真实，就必须跟踪每一个账户的余额。让我们再看一下图3.1，当爱丽丝想要转给戴维15个币的时候她是否真的有15个币呢？为了搞清楚这个问题，我们必须回过头去看和爱丽丝有关的所有交易，并加总来确认当时的余额。当然，我们可以有一些更有效的办法，比如另外增加一个数据字段，用来更新每次交易后的账户余额，但这也增加了记账的工作量。

所以，比特币并没有用这种记账方式，而是用了我们在第1章1.5节里提到的“财奴币”相类似的方法来记录交易。

这种方式就像财奴币里的付币，每个交易中都有一个输入值和输出值。输入值可以看成是将被消费掉的币（这些币是前一个交易创造出来的），把输出看成是在本次交易中创造出来的币。铸造新币时，只会创造新币，而不会消费旧币（就像财奴币里的造币，只有输出，没有输入）。每笔交易都有一个独一无二的ID。每笔交易中可能有多个输出，输出的索引从0开始，所以我们称第一个输出为“输出0”。

我们现在来看图3.2。交易1是铸造新币的交易，因此没有输入，也没有签名；交易1的输出是向爱丽丝转移25个币。现在，爱丽丝想把一些币转给鲍勃，她就创造了一条新的交易，这就是图3.2中的交易2。在交易里，她必须明确指出要转出的币的来源（引用之前的某笔交易）。爱丽丝指出本次交易的币来自交易1中的输出0（也是交易1中的唯一输出），即向爱丽丝转移25个币。交易中，爱丽丝还要明确收款人——也就是输出的地址，在这个例子里，有两个输出，一个是转17个币给鲍勃，另一个是转8个币给爱丽丝自己。当然，整个交易由爱丽丝签名，这样，大家就知道这笔交易爱丽丝是确实授权了的。

地址转换。在这个例子里，为什么爱丽丝要把币转给自己呢？事实上比特币就像财奴币中描述的币一样，一个交易中输出的币，要么在另一个交易中被完全消费掉，要么就一个都不被消费，不存在只消费部分的情况。爱丽丝只需付给鲍勃17个币，但爱丽丝在上一交易中实际获得了25个币，为了把这些币全部消费掉，她必须再转给自己8个币。这8个币可以转到另外一个地址（不同于交易1中获得25个币的地址），但前提是该地址为爱丽丝所有，这就叫地址转换。

有效验证。当一个新的交易被加入总账，它的有效性是否容易被验证？在这个例子里，我们要核查一下爱丽丝引用的交易输出，确认她确实有25个币没有被花费掉。因为我们使用了哈希指针，所以核查很快。为了确认这25个币没有被花掉，我们只需从爱丽丝所引用的交易开始，一直核查到账本上最新记录的交易为止即可——而不需要从账本建立之初的交易开始核查。而且，这种方法也不需要增加额外的数据结构（当然，我们将会看到，加入新的数据结构将进一步提高速度）。

资金合并。和财奴币一样，比特币交易可能有许多输入与输出，资金分隔与合并也很容易。假如鲍勃在两笔不同的交易中分别收到17个币和2个币，现在他想把这两笔钱合并起来花掉，这很容易，他只需发起一个交易，交易里有两个输入和一个输出，输出的地址是他自己的地址，这样，鲍勃就把两个交易合二为一了。

共同支付。同样地，共同支付也很容易做到。如果卡罗尔和鲍勃想要共同支付给戴维，他们可以发起一个交易，交易里也有两个输入和一个输出，唯一不同在于，两个输入所引用的“上一笔交易”的输出地址不同，因此，这笔交易需要两个签名：卡罗尔的和鲍勃的。

交易语法。比特币交易涉及的概念就是上面这些。我们再来看看比特币交易在底层是如何实现的。实际上，比特币在网络上传输的数据结构都是一串字符，图3.3显示了一个真实的程序，经过编译就会变成供机器执行的二进制代码了。

从图3.3可以看到，一个比特币交易分成三部分：元数据、一系列的输入和一系列的输出。

● 元数据。这里存放一些内部处理的信息：包含这笔交易的规模、输入的数量、输出的数量，还有此笔交易的哈希值，也就是这个交易独一无二的ID。我们可以用哈希指针指向这个ID。最后还有一个“锁定时间”（lock_time），我们后面会谈到。

● 输入。所有输入排成一个序列，每个输入的格式都是一样的。输入需要明确说明之前一笔交易的某个输出，因此它包括之前那笔交易的哈希值，使其成为指向那个特定交易的哈希指针。这个输入部分同时包括之前交易输出的索引和一个签名：我们必须有签名来证明我们有资格去支配这笔比特币。

● 输出。所有输出也排成一个序列。每个输出的内容分成两部分。所有输出的金额之和必须小于或等于输入的金额之和。当输出的总金额小于输入总金额时，输出的总金额与输入的总金额的差额部分，就作为交易费支付给为这笔交易记账的矿工。

一长串怪怪的（funny）字符看上去像是接收地址。实际上，每个输出都要和一个特定的公钥（地址）对应，所以这一长串字符里面确实有一部分看上去是公钥的哈希值，但里面还有一部分看上去像指令集合的东西，它其实是一个比特币的脚本，下文展开介绍。