比特币源码学习——交易

0x00 废话

距离上一篇文章已经半个多月了。 平时晚上回家比较懒，周末回家还得带娃。 研究代码的进度很慢。 趁着今天出差整理了一下代码，趁热开车出去了。 本文。 热情还在，但我在降低自己的要求，从出精品到不出错（我最怕误导孩子）。 调试环境从linux上的gdb降级为windows上的visual gdb； 为了一窥作者最初的设计思路，版本号也从0.14降到了0.8，隔离见证和闪电网络的研究暂时不在范围之内。 废话不多说，今天我们就来研究一下比特币的核心部分——交易。

0x01 UTXO

比特币交易中有一个非常重要的概念UTXO（Unspent Transaction Output），意思是比特币用UTXO替代了传统的账户体系。 这句话怎么理解，我们对比一下就知道了。 假设2个矿工A和B分别挖出区块，获得25个BTC的coinbase奖励，然后将两者都转给C，C转15个BTC给D。那么传统的账户体系，如下图：

UTXO的流通方式如下：

做过数据运维的朋友可能会说，UTXO不就是数据库中的日志表吗？ 这是真的。 我们知道，银行或其他类似系统不仅需要存储数据结果，还需要对交易记录进行严格管理。 一旦发现异常数据，就要对交易记录进行逐一分析。 所以严格来说，数据结果表是多余的，因为可以通过流程计算出结果，记录更容易发现作弊者。 当然，记录计算结果是要付出代价的。 例如，它消耗大量的计算。 同时，对记录的完整性也有很高的要求。 一条记录不能出错，否则整个系统都会出错。 比特币通过去中心化的分布式存储和共识机制的完善，将UTXO的思想发挥到了极致。

我们看一下比特币大师书中对UTXO的描述：

比特币交易的基本单位是未使用的交易输出，简称UTXO。 UTXO是一定数量的比特币货币，不能被分割，不能被所有者锁定，也不能记录在区块链中，被全网认可为一个货币单位。 比特币网络以数百万计监控所有可用（未花费）的 UTXO。 当用户收到比特币时，金额将作为 UTXO 记录在区块链中。 这样，用户的比特币将作为 UTXO 分散到数百个交易和数百个区块中。 事实上，没有地方可以存储比特币地址或账户余额，只有被其所有者锁定的去中心化 UTXO。 “用户的比特币余额”的概念是通过比特币钱包应用程序创建的衍生产品。 比特币钱包通过扫描区块链并汇总属于该用户的所有 UTXO 来计算用户的余额。

0x02 交易

接下来我们来分析一下UTXO中的TX，TX是transaction的缩写。 CTransaction有两个重要的成员变量std::vectorvin和std::vectorvout，交易输入和交易输出。 看下面的类图就更一目了然了。

（上图有错字，CTxOut中的scriptPubKey应该是锁定脚本）对应的数据库序列化如下：

普通交易输入（CTxIn）

普通交易输出（CTxOut）

事务（CTransaction）

创世币库

CTx类代码，不难，不做太多注释

CTxOut类代码，不难，不做过多注释

CTransaction 类代码，一些注释

关于锁定时间的解释如下：

交易锁定时间 锁定时间定义了最早可以加入区块链的交易时间。 在大多数事务中，它被设置为 0 以指示立即执行。 如果锁定时间不为0且小于5亿，则视为区块高度，即在指定的区块高度之前，该交易还没有进入区块链。 如果锁定时间大于 5 亿，则将其视为 Unix 纪元时间戳（自 1970 年 1 月 1 日以来的秒数），并且在该指定时间之前交易未包含在区块链中。 使用锁定时间，就相当于延迟了一张纸质支票的生效时间。

0x03 交易流程

熟悉了交易的数据结构之后，我们来看看交易流程：

具体步骤如下： 1. 构造交易钱包类CWallet的CreateTransaction函数，创建交易。 主要分为3步： 1.填写交易的输出交易（vout）。 创建交易时，指定输出交易的信息，主要是输出脚本（地址构造为CScript）和要输出的币量（nValue）。

2、填写交易的输出交易（vin），首先从钱包中的交易信息中选择合适的比特币（SelectCoins函数）比特币交易代码，填写到交易的输入交易中。 3. 签名(CTxIn.scriptSig) 对输入交易的scriptSig进行签名（SignSignature函数）。 将新的交易信息和私钥计算出哈希值（SignatureHash函数），填入输入交易的scriptSig中（Solver函数）。 构建交易后，提交交易并发送出去。

2.发送交易当交易构造完成后，提交交易（钱包类CWallet的CommitTransaction函数）并发送出去。 提交交易时，首先将交易添加到钱包，然后将旧比特币标记为已花费，将其添加到交易内存池，最后传播交易。

在传播交易时（RelayTransaction函数）比特币交易代码，CInv由交易信息的哈希值构造，类型为MSG_TX，加入到各节点的发送列表（vInventoryToSend）中。 在发送消息（SendMessages）时，节点中发送列表中的交易信息是用“inv”命令发送出去的。

3.接收交易 当节点收到交易命令（“tx”）时，将交易信息添加到交易内存池中并向下传播。 有关详细信息，请参阅 ProcessMessage 函数。

由于本人水平有限，文中难免有看不懂的地方。 请给我你的建议！