以太坊和比特币如何运作

描述

要了解以太坊 (ETH) 或比特币 (BTC) 的工作原理，从交易入手是一个很好的起点，因为几乎所有概念和原则都围绕交易展开。

本文将研究普通 ETH 交易和 BTC 交易在结构上的异同，以了解各自的运作原理。

下面是在Etherscan（以太坊的区块浏览器，链上发生的任何交易都可以在Etherscan上一目了然）上随机抓取的一笔交易，我们先来分析一下这笔交易包含的信息。

以太坊上的普通交易

第一点“交易哈希值”，也就是这笔交易的id，是一个唯一的标识值，就像我们的身份证号一样。 这个值是从关于这个交易的所有信息中哈希出来的。

第二点“区块”，是交易所在的区块，即“区块高度”。 后面灰色标签中的“13 Block Confirmations”表示在这个区块之后已经连接了12个区块（包括这个区块在内一共13个区块已经确认）。 因为可能存在分叉问题，一笔交易发出后通常需要等待5个以上的区块确认，以保证交易在最长的区块链上，相关信息不会被再次更改。

第三点“时间戳”，是矿工打包这笔交易并上传到链上的时间。 时间以UTC（Coordinated Universal Time）表示，与***有8小时时差。

第四点“from address”表示这笔交易是从哪个地址发出的。

第五点“收款地址”表示这笔交易的金额将通过哪个地址收款。

第6点“交易金额”表示本次交易转出多少以太币，将以查看时的当前价格折算。

第七点是“手续费”。 在以太坊中进行交易，必须由矿工计算打包后上传到链上，因此矿工需要支付手续费。 一般的以太坊转账交易会使用21,000 Gas（燃料），可以理解为点对点网络将花费多少资源来计算交易。

【注意】以太坊交易手续费公式：

Tx Fee（7手续费）= Gas Used（7-2燃料使用量）* Gas​​ Price（7-3单位燃料价格）

打个比方，可以理解为从台北开车到台中的油费：“油钱=使用升数*每升油价”

Gas Limit 更像是出发前需要加多少升油。 如果您添加的油少于旅途所需的油，则旅途（交易）将失败。

发送交易时，部分钱包的 Gas Price & Gas Limit 可以自行设置。 基本上，Gas Limit只要大于交易所需的金额即可，交易不应该失败。 更需要注意的是，如果以太坊中因Gas Limit设置不足或其他原因导致交易失败，仍会收取手续费，且不予退还。 （因为矿工还是要花资源帮你忘记）

由于交易的Gas Used是矿工在实际计算时确定的，Gas Price成为决定支付给矿工手续费的决定性因素。 原则上，手续费越高，被矿工打包上链的优先级越高，等待交易的时间越短。 由于以太坊上的交易量会随着时间发生变化，如果想了解当前的实时情况来确定手续费，可以到ETH加油站查询。

Point 8“Nonce”，目前没有统一的翻译，个人认为可以理解为一个序列，前面的值“22954”表示这个“from address”截至本次交易已经发送了22954笔交易。

后面的值“210”表示这笔交易是这个“区块”中的第210笔交易。

Point 9“Additional note”是为本次交易写上额外的文字作为注释，同时也会涉及到以太坊和比特币最大的区别之一：智能合约，这个我们后面会详细说明。

介绍完以太坊的交易，我们先说说以太坊和比特币的架构，然后再介绍比特币的交易。 因为比特币的交易看起来很特别，不像以太坊那么直观。

以太坊的结构类似于银行账户。 有一个数据库记录每个账户和账户的余额，通过交易更新。 如下图，地址14c5f8ba在一次交易中向地址bb75a980发送了10个eth，所以交易后双方的以太币数量发生了更新。

比特币的 UTXO 模型

但是，比特币采用了另一种结构，叫做UTXO（Unspent Transaction Output比特币是如何运作的，交易简称Tx），如下图所示：

我们可以把比特币想象成一堆钱，而我们的地址更像是一把钥匙，可以控制这一堆钱。 你可以把钱堆在一起交易； 您也可以将一堆钱拆开进行交易。

每笔交易可以有多个输入（钱堆），也可以在交易后成为一个或多个新的钱堆。 我们直接看一下Blockstream Bitcoin Explorer（比特币的区块浏览器，链上发生的任何交易都可以看到）上的一笔随机比特币交易：

比特币的普通交易

可以发现，这笔交易用了三堆钱。 推测这三堆钱的主人要给别人发四个比特币，但是​​他要用的前两堆钱加起来还不到四，所以就用了第三堆钱和收集了四个硬币送给别人。 多余的比特币会变成“未花费（unspent）”的钱堆回给拥有者。

打开Details查看交易详情后，可以发现右下方的#1一堆钱被标记为Unspent，交易后这堆钱会退回发送交易的地址。

另外，我们可以发现三个输入堆的总量为6.1446498 BTC； 而两个输出堆的总量仅为 6.1442275 BTC。 中间相差0.0004223 BTC。 原因是比特币交易需要向矿工支付一笔手续费，矿工帮忙验证打包上链，所以这0.0004223 BTC就是交易手续费的金额。

UTXO的结构实际上解决了Account模型的同一个地址（账户）不能同时进行两笔交易的问题（Account模型必须有一个序列，即Nonce）。 为了避免双重支出（Double Spending：同一笔钱被花两次），以太坊会使用Nonce来标记每笔交易的顺序。 如果同时发送多个交易，一旦前一个交易被卡住，那么后续交易也会被阻塞。

比特币UTXO的架构可以同时进行多笔交易，一个地址可以“同时”将多笔钱发送到多个不同的地址，在同一个区块甚至同一个交易中。 可以同时交易多堆钱，也算是让交易变得更有效率了。 （虽然比特币出块还是需要10分钟……）

至此比特币是如何运作的，我们对比特币和以太坊的架构有了初步的了解。 然后介绍以太坊和比特币最核心的区别：智能合约。 让我们重新审视一下比特币和以太坊的交易。

请记住，在以太坊交易的第 9 点中，有一个额外的注释部分，我们之前跳过了它。 事实上，这部分不仅可以作为附加说明，要在以太坊上发布和运行智能合约，也必须通过该字段输入代码，并由矿工执行。

其实比特币也可以在交易中标注为附加备注，会标注在“OP_RETURN”一栏，但是比特币的附加备注字段不能解读为代码，所以这里只能作为交易. 笔记。

综上所述

1、以太坊采用Account Model架构； 比特币采用 UTXO 架构。

2、以太坊中同一个地址（账户）发送的交易必须有一个序列（Nonce）； 比特币的结构类似于一堆钱。

3. 对于以太坊，您可以在“Input Data”字段中输入代码来部署或运行​​智能合约； 对于比特币，你只能简单地在“OP_RETURN DATA”字段中做一个注释。