比特币和以太坊技术原理对比之账户模型

大多数初学区块链技术的朋友，都是从比特币和以太坊的技术原理来入手的。这两个项目有很多相同之处，但是他们在细节的实现上是有挺多的区别的，今天我们就来说说账户模型的区别。

0x00 如何正确表述两者的余额

比特币和以太坊在实现余额的处理上，采用了不同的机制，比特币采用了UTXO未花费交易输出；而以太坊采用了维护账户状态机制。

在比特币中，其实并没有所谓的账户，只有比特币地址。正确的表述一个比特币地址里面的余额，应该是这样的：小明的比特币地址里面拥有价值20个比特币的UTXO(下面讲何为UTXO)。

在以太坊中，是拥有账户的概念的，每个地址对应一个以太坊的账户，而表述以太坊账户的余额，就是传统的表述方式：小明的以太坊账户里面拥有20个以太坊。

0x01 比特币的UTXO模型

UTXO英文全称为：Unspent Transaction Output，翻译为中文：未花费交易输出。

其实理解UTXO最简单的方式就是类比我们平时使用的纸币。

比如你是一个卖冰峰的商家，小明有10元钱，想要购买一瓶冰峰，冰峰4元，小明支付给你10元钱，你需要给小明找回6元钱。

也就是说，其实我们把10元钱分成了两份，一份是4元给商家的，一份是6元找零给小明的。

将上述现金纸币的消费模型抽象为UTXO模型如下：

该笔交易中，小明的10元钱就是交易输入，4元钱和6元钱是未使用输出，分别给了商家和小明。

也就是此时，你拥有了4元钱的未交易输出。而此时的你，想去对面购买一瓶2元钱的矿泉水，此时你就可以使用小明之前给你的4元钱，作为作为交易输入，支付给矿泉水商家。

总结之后：支付是交易输入，收款是未花费的交易输出。

备注：在比特币中，每一笔UTXO都不可分割，必须在一次交易中，通过设置不同的输出将其拆分给不同的地址。

下面给张图再展示下：

WechatIMG170 (1).jpeg

(每次用软件画图都没有自己手画顺，凑活看，哈哈哈)

0x02 以太坊的账户模型

在以太坊中，其实账号模型是比较好理解的，因为以太坊的账户模型跟我们传统所理解的账户模型是一致的。在以太坊中，账户地址有两种，分别是：

外部账户地址：普通用户拥有的公私钥配对的账户，也就是我们常用的存储自己代币的账户地址。
合约账户地址：合约账户地址指智能合约的账户地址。

在以太坊账户中，我们维护以下几个状态：

nonce：外部账户为交易次数，合约账户为创建的合约序号。
balance：此地址的以太币余额。
storageRoot：账户存储内容组成的默克尔树根的哈希值。
codeHash：账户EVM代码的hash值。合约账户即为合约代码的哈希值，外部账户为空字符串的哈希值。

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0x03 UTXO模型与账户模型的优缺点

UTXO未花费交易模型被很多人认为是中本聪最牛逼的设计之一，那么它有什么优点呢？而以太坊没有选择沿用比特币的UTXO模型，而选择了账户模型，又是为什么呢？

UTXO优点

私密性比较强，理论上可以为每一笔输出设置一个地址。
无需维护余额等状态值。
UTXO是独立数据记录，可以通过并行极大的提升区块链交易验证速度。
无需关心事务问题，只需要关心输出脚本即可。
UTXO无法分割，每次交易都需要多个输出，分别为支出与找零。

账户模型优点

可以快速获取账户的余额，而比特币需要将指定地址所拥有的所有UTXO中的未花费交易总值整合。
节省空间，因为每笔交易只有一个输入一个输出。
可以较容易的实现图灵完备的智能合约。

0x04 结语

比特币和以太坊想要解决的问题不一致，比特币想要实现电子现金系统，而以太坊希望实现一个图灵完备的智能合约平台，所以他们各自选择了最适合自己的一种模型来解决这个问题。所以，不能一概而论的说，孰好孰坏，而是需要分析想要解决的问题是什么，最适合的解决方式是什么，也有可能你想解决的问题，这两种都不适用，也许要创造出第三种，也有可能将两者结合也说不定呢。