UTXO（Unspent Transaction Output，未花費交易輸出）是一種已收到但尚未使用的加密貨幣價值單位，是比特幣及其他數個區塊鏈所採用的基本記帳模型。與銀行帳戶追蹤單一餘額不同，以 UTXO 為基礎的區塊鏈會追蹤許多獨立的價值片段，這些片段可在未來的交易中使用。

在比特幣中，錢包在技術上並不持有單一餘額，而是持有一組 UTXO——即過去交易的輸出。當你傳送 BTC 時，錢包會選取一個或多個 UTXO 並完整花費，再建立新的輸出：一筆給收款方，通常還有一筆作為找零退回給你。

理解 UTXO 有助於說明比特幣交易的運作方式、為何手續費取決於交易大小，以及幣選擇、幣控制、地址重複使用與合併等錢包功能的重要性。

用簡單的話解釋 UTXO

UTXO 的運作方式就像實體錢包裡的鈔票。若你想付 7 美元，手邊只有一張 10 美元鈔票，你就得交出整張 10 美元，然後收到 3 美元找零。你無法從鈔票上直接撕下剛好 7 美元。

比特幣的運作方式類似。每個 UTXO 都是一個擁有獨立金額的價值片段。付款時，錢包會選取足夠的 UTXO 來支付金額，完整花費後，再分別為收款方和找零建立新的 UTXO。錢包餘額就是你所控制的所有 UTXO 的總值。

UTXO 在比特幣交易中如何運作？

比特幣交易由輸入（inputs）和輸出（outputs）構成。

  • 輸入：即將被花費的現有 UTXO。錢包對這些輸入簽名，以證明其具有花費權限。
  • 輸出：交易建立的新 UTXO，通常包含收款方的輸出和找零輸出。
  • 手續費：輸入總值與輸出總值之差，由將該交易打包進區塊的礦工收取。

舉例而言，假設你的錢包有三個 UTXO：0.5 BTC、0.3 BTC 和 0.2 BTC。若你想傳送 0.4 BTC，錢包可能會以 0.5 BTC 的 UTXO 作為輸入，建立一筆 0.4 BTC 的輸出給收款方，再建立約 0.0999 BTC 的找零退回給你，並留下 0.0001 BTC 作為手續費。

確認後，原本的 0.5 BTC UTXO 便不再存在。你的錢包此時控制的是 0.3 BTC UTXO、0.2 BTC UTXO，以及新產生的找零 UTXO。

比特幣為何使用 UTXO 而非帳戶餘額？

比特幣採用 UTXO 模型，是因為它讓交易驗證更簡單、可稽核，且能有效防止雙重花費，同時賦予用戶在管理隱私和手續費方面更大的彈性。

  1. 獨立驗證：每個 UTXO 可以獨立驗證，讓節點更容易確認交易是否有效。
  2. 簡潔的區塊鏈狀態：網路只需追蹤哪些輸出尚未被花費，形成清晰且可稽核的 UTXO 集合。
  3. 防止雙重花費：每個 UTXO 只能被花費一次，一旦作為輸入使用即告消耗，無法重複使用。
  4. 隱私潛力：用戶可將資金接收到不同地址並保持 UTXO 分離，在謹慎使用的情況下，更難追蹤交易關聯。
  5. 彈性的花費條件：每個 UTXO 可透過 Bitcoin Script 設定自訂的花費規則，支援多重簽名、時間鎖及其他條件付款。

這與以太坊等以帳戶為基礎的區塊鏈不同——後者每個地址都有一個會在每筆交易後更新的持續餘額。

什麼是幣選擇（Coin Selection）？

幣選擇是錢包決定在交易中花費哪些 UTXO 的過程。錢包必須選取足夠的 UTXO 來涵蓋付款金額和手續費。

不同的幣選擇策略會同時影響手續費和隱私性。

  1. 最大優先：優先花費最大的 UTXO，操作簡單，但可能產生較大的找零輸出。
  2. 最小優先：優先花費較小的 UTXO，有助於減少小額剩餘，但可能需要更多輸入，進而提高手續費。
  3. 分支定界法（Branch and Bound）：較先進的錢包會嘗試找出一組 UTXO 的組合，使其盡量貼近付款金額，避免不必要的找零。
  4. 隱私導向選擇：部分錢包會避免合併來自不同來源的 UTXO，因為此舉可能洩露它們同屬一個持有者的資訊。

大多數用戶不需要手動選擇 UTXO，但錢包設計至關重要，因為幣選擇策略直接影響交易成本和鏈上隱私。

UTXO 如何影響比特幣手續費？

比特幣交易手續費取決於交易大小，而非傳送的 BTC 金額。含有大量輸入和輸出的交易佔用更多區塊空間，因此手續費也更高。

這正是持有大量小額 UTXO 可能代價高昂的原因。若錢包需要合併許多小額 UTXO 才能完成一筆付款，交易體積會更大，手續費也可能隨之上升。這些小額輸出在小到無法以經濟方式花費時，通常被稱為「粉塵（dust）」。

部分用戶會在低手續費時期合併 UTXO。合併操作將多個小額 UTXO 整合成較少的大額 UTXO，有助於降低未來的交易成本。不過，合併也可能暴露地址之間的關聯，應謹慎進行。

UTXO 如何影響隱私？

UTXO 具有假名性，並非完全私密。任何人都可以在公開的區塊鏈上查看比特幣交易，並分析哪些 UTXO 被花費、哪些新輸出被建立。

常見的隱私風險包括：

  • 地址重複使用：重複使用同一地址可能將多個 UTXO 關聯到同一持有者。
  • 共同輸入所有權：當多個 UTXO 同時被花費時，分析人員通常會假設它們屬於同一人或同一錢包。
  • 找零識別：區塊鏈分析人員通常能推測哪個輸出是付款、哪個是找零。
  • 粉塵攻擊：微小金額的 UTXO 可能被傳送至錢包，以追蹤未來的花費行為。

注重隱私的用戶通常會使用新地址、避免不必要的 UTXO 合併、選擇支援幣控制的錢包，並在適當情況下使用 CoinJoin 等隱私工具。

UTXO 模型與帳戶模型的差異

UTXO 模型和帳戶模型是區塊鏈追蹤所有權的兩種不同方式。

在 UTXO 模型中，價值以獨立的未花費輸出形式存在；交易消耗舊輸出並建立新輸出。比特幣、萊特幣、狗狗幣、卡爾達諾及其他數個網路均採用 UTXO 或 UTXO 啟發式設計。

在帳戶模型中，每個地址擁有一個餘額，並在每筆交易後增減。以太坊和許多智能合約平台採用此模型，因為它更自然地契合以帳戶為基礎的應用程式和智能合約。

UTXO 模型在付款驗證和隱私管理方面通常較為簡潔，帳戶模型則在複雜的智能合約互動方面較為便利。

總結

UTXO 是一種未花費交易輸出，可作為未來交易的輸入。在比特幣中，錢包不持有單一餘額，而是持有許多 UTXO，錢包餘額即為這些未花費輸出的總和。

UTXO 模型決定了比特幣交易的運作方式，影響手續費、隱私性、錢包設計、幣選擇及粉塵管理。雖然大多數用戶無需手動管理 UTXO，但理解這一概念有助於說明：為何比特幣交易有時會產生找零、為何花費大量小額輸出時手續費可能上升，以及為何隱私性取決於幣的選取與合併方式。

相關概念

  1. 什麼是 UTXO？
  2. 什麼是錢包？
  3. 什麼是比特幣？
  4. 什麼是雙重花費？

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