Технология блокчейн работает на различных моделях управления транзакциями и балансами. Один из важных подходов - модель неизрасходованных выходных транзакций (UTxO), также известная как модель UTXO. В отличие от этого, существует модель, основанная на учете. Модель UTxO управляет транзакциями путем отслеживания неизрасходованных выходов, в то время как модель, основанная на учете, поддерживает балансы счетов. Понимание этих моделей критично для понимания того, как транзакции обрабатываются и проверяются в сетях блокчейн.

Эта статья будет охватывать более технические темы вокруг модели UTxO и будет пытаться сравнить и контрастировать модель на основе учета с реальными примерами. Если вы хотите более вводную статью о UTxO, пожалуйста, посмотрите моюВведение в модели UTxO и счетовстатья.

Понимание модели UTxO

Источник изображения: белая книга биткойна

Модель неизрасходованных транзакционных выходов (UTxO) лежит в основе нескольких блокчейн-сетей, служа как основа для безопасной и эффективной обработки транзакций. Чтобы понять тонкости модели UTxO, необходимо разобрать ее функциональность как с точки зрения сети, так и с точки зрения пользователя.

С точки зрения сети модель UTxO управляет транзакциями путем поддержания реестра неизрасходованных выходов. Каждая транзакция на блокчейне создает новые выходы, представляющие собой средства, доступные для расходования. Эти выходы, или UTxO, уникально идентифицируются и могут быть использованы в качестве входов в последующих транзакциях. Этот механизм обеспечивает учет каждой единицы криптовалюты и позволяет ее потратить только один раз, предотвращая двойные траты и поддерживая целостность блокчейна.

С точки зрения пользователя взаимодействие с моделью UTxO предполагает участие в транзакциях для получения и расходования средств. Когда пользователь инициирует транзакцию, он указывает, какие UTxO он хочет потратить в качестве входов и куда он хочет отправить полученные средства. Затем блокчейн проверяет действительность транзакции, убедившись, что входы не израсходованы, и что сумма входов равна или превышает сумму выходов, предотвращая излишествующие расходы. После проверки транзакция добавляется в блокчейн, обновляя набор неизрасходованных выходов и отражая передачу средств.

Модель UTxO предлагает несколько ключевых преимуществ, способствующих ее широкому принятию в блокчейн-сетях. Во-первых, ее детерминированная природа гарантирует, что транзакции могут быть независимо проверены без привлечения централизованных органов. Каждый UTxO представляет собой дискретную единицу стоимости, упрощая процесс проверки подлинности транзакции и владения. Кроме того, модель UTxO улучшает конфиденциальность и безопасность, отделяя транзакции от пользовательских идентификаторов, что затрудняет внешним сторонам отслеживание средств или мониторинг потребительских привычек.

Однако модель UTxO также представляет вызовы, особенно в контексте разработки смарт-контрактов и масштабируемости. В отличие от моделей на основе учетных записей, которые поддерживают непрерывную запись балансов пользователей, модель UTxO требует явной обработки выходов транзакций, что может усложнить реализацию сложных смарт-контрактов. Кроме того, по мере роста сетей блокчейнов по размеру и объему транзакций управление постоянно расширяющимся набором неизрасходованных выходов может вызывать проблемы масштабируемости, что потенциально приводит к узким местам в производительности.

Преимущества и недостатки модели UTxO

Модель Неизрасходованных Выходных Транзакций (UTxO), угловой камень различных блокчейн-сетей, предлагает несколько преимуществ и недостатков, которые определяют ее пригодность для различных случаев использования в экосистеме криптовалюты. Понимание этих плюсов и минусов необходимо для оценки эффективности модели UTxO в управлении транзакциями и поддержании целостности блокчейн-сетей.

Преимущества:

1. Улучшенная безопасность: Одним из основных преимуществ модели UTxO является ее способность предотвращать двойные расходы, критическую проблему безопасности в децентрализованных системах. Следя за неизрасходованными выходами транзакций и обеспечивая, что каждый выход можно потратить только один раз, модель UTxO эффективно устраняет риск мошеннических транзакций, укрепляя общую безопасность блокчейна.
2. Конфиденциальность транзакций: Модель UTxO обеспечивает уровень конфиденциальности транзакций за счет отделения транзакций от идентификаторов пользователей. Поскольку каждая транзакция потребляет определенные UTxO в качестве входных данных и генерирует новые в качестве выходных, внешним сторонам становится сложно отследить поток средств или отслеживать индивидуальные потребительские привычки. Эта функция повышения конфиденциальности привлекает пользователей, ищущих анонимность и конфиденциальность в своих финансовых транзакциях.
3. Детерминированная валидация: Проверка транзакций в рамках модели UTxO — это детерминированный процесс, который не зависит от централизованных органов власти или посредников. Каждую транзакцию можно независимо проверить, изучив входы и выходы по заранее определенным правилам, что обеспечивает консенсус среди участников сети. Этот механизм детерминированной валидации способствует общей надежности и доверительности блокчейна.

Недостатки:

1. Сложность для смарт-контрактов: В то время как модель UTxO отлично справляется с управлением простыми транзакциями, она может внести сложность при реализации более сложных смарт-контрактов и децентрализованных приложений (DApps). В отличие от моделей на основе счетов, которые поддерживают непрерывную запись балансов пользователей, модель UTxO требует явной обработки выходных транзакций, что делает ее менее интуитивной для разработчиков при создании сложной логики и условных платежей.
2. Потенциал для UTXO Bloat: Со временем накопление непотраченных выходных транзакций (UTxOs) может привести к UTXO bloat, когда размер набора UTXO становится неудобным, потребляя избыточное пространство хранения и вычислительные ресурсы. Этот избыток может негативно сказываться на производительности сети и увеличивать время обработки транзакций, особенно в блокчейн-сетях с высокой пропускной способностью.
3. Проблемы масштабируемости: по мере роста сетей блокчейна по размеру и объему транзакций управление постоянно расширяющимся набором неизрасходованных выходов может вызывать проблемы масштабируемости для модели UTxO. Необходимость поддерживать всеобъемлющий реестр UTxO и проверять транзакции по этому реестру может привести к узким местам в производительности и увеличенному потреблению ресурсов, затрудняя способность сети эффективно масштабироваться.

В то время как модель UTxO предлагает значительные преимущества с точки зрения безопасности, конфиденциальности транзакций и детерминированной проверки, она также представляет вызовы, связанные с сложностью смарт-контрактов, масштабируемостью и увеличением UTXO.

Запись состояния в моделях UTxO и на основе учетных записей

В области технологии блокчейн метод записи состояния системы различается между моделью Unspent Transaction Output (UTxO) и моделью на основе учетных записей. Понимание этих различий критично для усвоения основных принципов обработки транзакций и управления состоянием в сетях блокчейн.

Модель UTxO:

В модели UTxO состояние системы неявно записывается через сбор неизрасходованных выходов транзакций (UTxOs). Каждый UTxO представляет собой определенное количество криптовалюты, которая еще не была потрачена и доступна для использования в будущих транзакциях. При совершении транзакции используются существующие UTxOs в качестве входных данных и создаются новые в качестве выходных данных, эффективно обновляя состояние системы. Действительность каждой транзакции определяется путем обеспечения того, что сумма входов равна или превышает сумму выходов, предотвращая излишнее расходование и поддерживая целостность журнала блокчейна.

С точки зрения пользователя взаимодействие с моделью UTxO включает в себя инициирование транзакций для расходования или получения средств. Каждая транзакция указывает, какие UTxO должны быть потреблены в качестве входных данных, и куда должны быть направлены полученные средства. Такой транзакционный подход подчеркивает конфиденциальность и безопасность, поскольку транзакции независимы от идентификации пользователей, что затрудняет внешним сторонам отслеживание потока средств или мониторинг индивидуальных потребительских привычек.

Модель на основе учетных записей:

В отличие от модели, основанной на учете, состояние системы записывается путем поддержания явных балансов счетов для каждого пользователя непосредственно на блокчейне. У каждого пользователя есть учетная запись с соответствующим балансом, который обновляется через транзакции, переводящие средства между счетами. Когда происходит транзакция, балансы отправителя и получателя соответственно корректируются, отражая передачу средств.

С точки зрения пользователя взаимодействие с моделью, основанной на учетных записях, включает управление балансами учетных записей и инициирование транзакций для передачи средств между учетными записями. В отличие от модели UTxO, которая подчеркивает конфиденциальность и безопасность транзакций, модель, основанная на учетных записях, предлагает более привычный опыт, похожий на банковский, где пользователи имеют прямой доступ к своим балансам и истории транзакций.

Сравнение:

Основное различие между моделями UTxO и на основе счета заключается в том, как они записывают и управляют состоянием системы. Модель UTxO поддерживает децентрализованный реестр неизрасходованных транзакционных выводов, акцентируя внимание на конфиденциальности, безопасности и детерминированной проверке транзакций. В отличие от этого, модель на основе счета полагается на явные счета, предлагая простоту и привычность для пользователей, но, возможно, вводя вызовы масштабируемости и сложности обработки транзакций.

Переходы состояний в модели UTxO

Модель невыполненных выходных транзакций (UTxO) регулирует, как происходят переходы состояний в блокчейн-сетях, использующих этот подход. Понимание переходов состояний необходимо для понимания того, как транзакции обрабатываются, проверяются и записываются в журнале блокчейна.

В модели UTxO переходы состояний происходят, когда новые транзакции добавляются в блокчейн. Каждая транзакция представляет собой изменение состояния системы, поскольку она потребляет существующие UTxO в качестве входов и создает новые в качестве выходов. Эти выходы, которые представляют собой средства, доступные для траты, эффективно обновляют состояние системы и отражают передачу стоимости между пользователями.

Процесс проверки переходов состояний в модели UTxO включает несколько ключевых шагов. Во-первых, сеть блокчейна проверяет целостность каждой транзакции, гарантируя, что входы являются действительными и неизрасходованными. Это включает проверку того, что цифровые подписи, связанные с входами, являются действительными, и что сумма входов достаточна для покрытия суммы выходов, предотвращая избыточное расходование.

После подтверждения правильности входных данных сеть проверяет двойные траты, гарантируя, что каждый вход ссылается только один раз в реестре блокчейн. Это предотвращает попытки злоумышленников потратить одни и те же средства несколько раз, обеспечивая целостность и безопасность блокчейна.

Если транзакция проходит эти проверки на валидацию, она считается допустимой и добавляется в журнал блокчейна, обновляя набор неизрасходованных выходов транзакции и отражая передачу средств между пользователями. Этот процесс перехода состояния обеспечивает точное отражение текущего состояния системы в журнале блокчейна и предоставляет прозрачную запись всех транзакций.

Переходы состояний в модели UTxO детерминированы, что означает, что результат каждой транзакции заранее определен на основе входов и выходов, указанных отправителем. Эта детерминированная природа упрощает процесс проверки транзакций и обеспечивает согласие среди участников сети, поскольку все узлы приходят к одному и тому же выводу относительно допустимости каждой транзакции.

Важность UTxO в криптовалютах

Модель нерасходуемого вывода транзакции (UTxO) играет решающую роль в формировании функциональности, безопасности и целостности различных криптовалют. Понимание значения модели UTxO необходимо для понимания ее влияния на проектирование и функционирование сетей блокчейн.

Одной из основных причин важности модели UTxO в криптовалютах является ее роль в предотвращении двойных расходов, что является критической проблемой безопасности в децентрализованных системах. Отслеживая неизрасходованные выводы транзакций, модель UTxO обеспечивает, что каждая единица криптовалюты может быть потрачена только один раз. Это предотвращает попытки злоумышленников потратить те же средства несколько раз, поддерживая целостность и безопасность журнала блокчейна.

Кроме того, модель UTxO улучшает конфиденциальность и безопасность транзакций за счет разделения транзакций от идентификаторов пользователей. Поскольку каждая транзакция потребляет определенные UTxO в качестве входных данных и генерирует новые в качестве выходных, становится сложно для внешних сторон отследить поток средств или мониторить индивидуальные привычки расходования. Эта функция повышения конфиденциальности привлекает пользователей, ищущих анонимность и конфиденциальность в своих финансовых транзакциях.

Кроме того, модель UTxO обеспечивает детерминированный и прозрачный механизм проверки транзакций в сетях блокчейнов. Каждая транзакция может быть независимо проверена путем изучения входов и выходов по заранее определенным правилам, обеспечивая согласие среди участников сети. Этот детерминированный механизм проверки способствует общей надежности и доверенности блокчейна, повышая уверенность пользователей в целостности системы.

Модель UTxO также предоставляет преимущества масштабируемости за счет возможности параллельной обработки транзакций и упрощенного управления состоянием. В отличие от моделей, основанных на учетных записях, которые поддерживают непрерывную запись балансов пользователей, модель UTxO требует явной обработки выходов транзакций, снижая сложность управления состоянием и обеспечивая более эффективную проверку транзакций. Это преимущество масштабируемости особенно полезно для блокчейн-сетей с высокой пропускной способностью и растущим пользовательским участием.

Кроме того, модель UTxO облегчает взаимодействие между различными криптовалютами и блокчейн-сетями, предоставляя общую основу для управления транзакциями и переходами состояний. Криптовалюты, принявшие модель UTxO, могут использовать существующие инструменты, библиотеки и инфраструктуру, разработанные для аналогичных блокчейн-сетей, упрощая процесс интеграции и сотрудничества в рамках общей криптовалютной экосистемы.

Итак, окончательные мысли; модель Unspent Transaction Output (UTxO) является угловым камнем в технологии блокчейн и криптовалютных экосистемах. Она предлагает надежные меры безопасности, предотвращая двойные траты и улучшая конфиденциальность и масштабируемость транзакций. Несмотря на ее преимущества, остаются вызовы, связанные с сложностью смарт-контрактов и масштабируемостью. Детерминированная проверка UTxO, поддержка интероперабельности и транзакционный подход обеспечивают прочное основание для децентрализованного обмена ценностями. Понимание значения UTxO необходимо для навигации по сложностям блокчейн сетей и освоения полного потенциала криптовалют.

Disclaimer：

1. Эта статья взята из [Скотт Гуттенбергер], Все авторские права принадлежат оригинальному автору [Скотт Гуттенбергер]. Если есть возражения по поводу этого перепечатывания, пожалуйста, свяжитесь с Gate Learnкоманда, и они незамедлительно с этим справятся.
2. Отказ от ответственности: Взгляды и мнения, выраженные в этой статье, являются исключительно мнением автора и не являются инвестиционным советом.
3. Переводы статьи на другие языки выполняются командой Gate Learn. Если не указано иное, копирование, распространение или плагиат статьи запрещено.