比特币交易揭秘：非对称加密与哈希算法护航，UTXO流转铸就信任基石

博主近期正精心筹备一套挖矿科普专辑，旨在从加密货币交易的发端至挖矿确认的各个环节，全方位揭示挖矿过程的奥秘。专辑不仅将解析挖矿收益的来源及分配原则，还将深度探讨“算力”这一核心概念。本文以比特币为例，旨在以浅显易懂的语言描绘比特币交易过程，使广大读者得以一窥比特币世界的运行机制。

1.非对称加密：此乃公开密钥加密术，通过算法生成一对公私钥。公钥面向公众，私钥则由主人妥善保管。其主要功能有二：一是他人可利用公钥加密数据后传递给公钥持有者，后者再以私钥解密，确保信息传输安全；二是公钥持有者以私钥对信息签名，随信息一同发送。接收方通过公钥验证签名，若二者相符，即可确认信息源自公钥持有者，且在无需透露身份或私钥的前提下，保证信息来源可靠。

2.哈希算法：又称散列函数，能将大量数据压缩成固定格式、少量的数字摘要，即“指纹”、“散列值”或“哈希”。优秀的哈希算法应具备不可逆性（无法由摘要反推原数据）、敏感性（数据微调导致摘要巨变）及防冲突性（难寻两不同信息具有相同摘要）。

3.比特币中的公私钥与UTXO：在比特币体系中，公私钥对遵循协议生成，采用椭圆曲线算法。公钥经两次SHA256哈希运算和Base58Check编码，生成我们常见的比特币钱包地址。地址解码后，即可获得公钥哈希，用于验证私钥签名与数据加密。UTXO（未花费交易输出）则是比特币世界中的抽象货币单位，每个UTXO由特定公钥（钱包地址）锁定，唯有对应私钥持有者可通过私钥签名解锁并使用。可将UTXO视作面值不定的“抽象纸币”。

假设甲、乙、丙、丁四位比特币用户各持钱包，私钥自藏，公钥（钱包地址）公开，用于锁定与验证UTXO。初始状态为甲给丙转账0.7BTC，乙给丙转账0.5BTC，故丙钱包余额为两笔UTXO之和，即1.2BTC。

某日，丙欲购丁之货，需支付0.8BTC。丙通过比特币网络向丁转账，但其现有UTXO不足以支付，故需合并使用。犹如现实生活中找零，丙需“付”丁1.2BTC，“收”回0.4BTC。然而，在比特币网络中，找零操作由丙自行发起。

交易流程如下：

1.丙通过钱包构建交易信息，包含输入（UTXO(1)与UTXO(2)，附丙私钥签名以解锁）与输出（待确认的UTXO(3)：丙给丁0.8BTC，指向丁钱包公钥；待确认的UTXO(4)：丙给丙0.3999BTC，指向丙钱包公钥）。找零数额非0.4BTC，因比特币网络规定交易需支付手续费，故余下0.0001BTC作为手续费给打包交易的矿工。

2.交易信息经丙钱包验证合法后，广播至比特币网络，由挖矿节点验证并打包交易（记入区块），再次广播，交易完成。

3.旧UTXO消耗，新UTXO生效。此时，丁钱包新增未使用的UTXO(3)：丙给丁0.8BTC，丙钱包新增未使用的UTXO(4)：丙给丙0.3999BTC。

1.比特币交易本质上是一系列UTXO的输入与输出过程，伴随着旧UTXO的消亡与新UTXO的诞生，循环往复，推动比特币交易的进行。交易全程受到非对称加密与哈希算法的双重保护，比特币持有者可在确保身份隐匿、交易安全的前提下，安心进行交易。

2.交易过程中，部分比特币被消耗，作为奖励给予打包交易的矿工，激励他们积极履行维护比特币网络的职责。这种机制既保障了比特币网络的稳定运行，也为矿工创造了经济激励，实现了交易确认与网络安全的良性循环。

本文仅对抽象的比特币交易过程进行了概述，涉及交易构造、签名验证、节点验证、交易广播、加入挖矿节点mempool、矿工预备区块构建以及最终的出块确认等具体细节，将在后续篇章中逐一剖析。至此，我们已揭开比特币交易神秘面纱的一角，领略到其依托非对称加密与哈希算法构建的信任体系，以及UTXO在其中扮演的关键角色。比特币世界的魅力与复杂性，值得我们进一步探索。