以太幣和比特幣是如何運作的

要了解以太幣（ETH）或是比特幣（BTC）是如何運作，從一筆交易來切入是很好的著力點，因為幾乎所有的概念與原理都是圍繞著交易來發(fā)生的。

本篇文章將從一筆普通的ETH 交易與一筆BTC 交易來檢視架構(gòu)上的異同，借以了解各自之運作原理。

下方是一筆在 Etherscan（以太坊的區(qū)塊瀏覽器，任何在鏈上發(fā)生的交易都可以在Etherscan一覽無遺）上隨機擷取的交易，我們先來解析一下這筆交易內(nèi)容包含的資訊。

以太坊上的一筆普通交易

第1點「交易雜湊值」，即這筆交易的id，是唯一識別值，如我們的身分證字號一般。這個值是由這筆交易的所有資訊雜湊而成。

第2點「所在區(qū)塊」，為這筆交易位在的區(qū)塊，亦即「區(qū)塊高度」。后方灰標簽中的「13 Block Confirmations」代表在這個區(qū)塊之后已經(jīng)接了12個區(qū)塊（包含本區(qū)塊共有13個區(qū)塊已經(jīng)確認）。因為有可能有分叉的問題，故通常在一筆交易出塊后，要等到5個以上的區(qū)塊確認，才較能確保本交易是在最長的區(qū)塊鏈之上，相關(guān)資訊不會再被更動。

第3點「時間戳記」，為礦工打包本筆交易上鏈的時間，時間以UTC（世界協(xié)調(diào)時間）表示，和臺灣有8個小時的時差。

第4點「來自地址」，表示本筆交易是從哪個地址送出。

第5點「接收地址」，表示本筆交易的金額將被哪個地址接收。

第6點「交易金額」，表示本筆交易中所轉(zhuǎn)移了多少顆以太幣，后方會以檢視時的時價來換算。

第7點「手續(xù)費」，在以太坊中進行交易，必須經(jīng)由礦工運算打包后上鏈，故需要支付給礦工手續(xù)費。一筆一般的以太坊轉(zhuǎn)帳交易會使用21，000的Gas（燃料），可以理解成點對點網(wǎng)路要花多少資源去做這筆交易的運算。

［注］以太坊交易手續(xù)費公式：

Tx Fee（7手續(xù)費）＝ Gas Used（7-2燃料用量） * Gas Price（7-3單位燃料價格）

用比喻來說明的話，可以理解成臺北開車至臺中的油錢：「油錢＝ 使用公升數(shù)* 每公升油價」

而Gas Limit 比較像是出發(fā)前你要加多少公升的油，如果加的油不足你旅程需要的油，那這趟旅程（這筆交易）就會失敗。

發(fā)送交易時，部分錢包的Gas Price & Gas Limit 是可以自己設(shè)定的，Gas Limit 基本上只要大過交易所需的用量，不要交易失敗即可。比較需要注意的是，在以太坊如果因為Gas Limit 設(shè)不夠等原因交易失敗，那么手續(xù)費還是會被收取，不會退回。（因為礦工還是花資源下去幫你算了）

因為交易的Gas Used是礦工實際在運算時才會被決定的，故Gas Price成為決定要支付給礦工多少手續(xù)費的決定因子。原則上手續(xù)費越高會越優(yōu)先被礦工打包上鏈，交易的等待時間會越短。由于以太坊上交易量會隨時間改變，欲知道當前即時狀況以決定手續(xù)費要設(shè)多少，可以到ETH gas staTIon查看。

第8點「Nonce」，目前比較沒有一個比較統(tǒng)一的翻譯，我個人覺得可以理解為序次，前方的值“22954”表示這個「來自地址」截至本交易為止，已發(fā)送了22954筆交易。

后方的值“210”則表示這筆交易是在這個「所在區(qū)塊」中的第210筆交易。

第9點「額外注記」，則是可以寫上額外的文字作為這筆交易的注記，也會牽涉到以太坊與比特幣最大的不同處之一：智慧合約，我們會在后續(xù)詳述。

介紹完了以太坊的一筆交易，接下來我們要先來談?wù)勔蕴缓捅忍貛诺募軜?gòu)，才能來介紹比特幣的交易。因為比特幣的交易長相比較特別一些，不像以太坊這么直覺。

以太坊的架構(gòu)類似銀行帳戶，有資料庫在記錄每個帳號和帳號的余額，透過交易來更新。如下圖所示，地址14c5f8ba在一筆交易中發(fā)送了10個eth給地址bb75a980 ，于是在交易過后雙方的以太幣數(shù)量便被更新了。

比特幣的UTXO模型

然而，比特幣是采用了另外一種，叫作 UTXO（Unspent TransacTIon Output，TransacTIon簡稱Tx）的架構(gòu)，如下圖所示：

我們可以想像比特幣是一坨一坨的錢堆，我們的地址比較像是能夠操控這些錢堆的鑰匙?？梢园彦X堆湊在一起做交易；也可以把一坨錢堆拆開來交易。

每一筆交易可以有多個input（錢堆），交易后也可以變成一或多個新的錢堆。我們直接透過 Blockstream Bitcoin Explorer（比特幣的區(qū)塊瀏覽器，任何在鏈上發(fā)生的交易都可以在這一覽無遺）上的隨機一筆比特幣交易來一探究竟：

比特幣的一筆普通交易

可以發(fā)現(xiàn)，這筆交易動用了三個錢堆，推測可能是這三個錢堆的所有者想要發(fā)送四顆比特幣給別人，但他想動用的前兩個錢堆總額不足四顆，所以便再動用了第三個錢堆，湊足四顆發(fā)送給別人。而多出的比特幣則會變?yōu)椤窾nspent （未花費）」的錢堆回到所有者身上。

打開Details 查看交易的細節(jié)后便可以發(fā)現(xiàn)，右下方的#1 錢堆中有標注Unspent 的字樣，這筆錢堆在交易后會返回到發(fā)送交易的地址中。

此外，我們可以發(fā)現(xiàn)input 的三筆錢堆，總額是6.1446498 BTC；而output 的兩筆錢堆，總額卻只有6.1442275 BTC。中間有0.0004223 BTC 的差額，原因是比特幣交易需要付手續(xù)費給幫忙驗證打包上鏈的礦工，故這0.0004223 BTC 便是這筆交易手續(xù)費的金額。

UTXO的架構(gòu)，其實是解決了Account model同一個地址（帳戶）無法同時進行兩筆交易的問題（Account model一定會有先后順序，即Nonce）。以太幣為了避免雙重花費（Double Spending：同一筆錢被花了兩次），會以Nonce來標注每一筆交易的先后次序，若同時發(fā)送多筆交易，一但前面有一筆交易卡住，則后面的交易也都會跟著塞住。

比特幣UTXO的架構(gòu)可以同時進行多筆交易，一個地址可以「同時」將多個錢堆發(fā)送給多個不同的地址，在同一個區(qū)塊，甚至同一筆交易中完成?？梢园讯鄠€錢堆同時進行交易，算是讓交易變得更加有效率。（雖然比特幣出一個塊依然要10分鐘??）

至此，我們對于比特幣和以太幣的架構(gòu)都有初步的認識了。接著便要來介紹以太幣和比特幣最核心的差異：智慧合約。我們再來重新檢視一下比特幣和以太幣的交易。

還記得在以太坊交易的第9點中，有個額外注記的部分，我們在前面跳過了。其實這個部分不只可以作為額外注記，要在以太坊上發(fā)布智慧合約、操作智慧合約也都是要透過這個欄位來輸入程式碼，被礦工執(zhí)行。

其實比特幣也可以在交易中做額外注記，會標注在「OP_RETURN」的欄位中，但比特幣這個額外備注的欄位并無法被解釋為程式碼，故在此便只能單純作為交易的注記。

結(jié)論

1. 以太坊采用Account Model 架構(gòu)；比特幣則是采用UTXO 架構(gòu)。

2. 以太坊同一個地址（帳戶） 發(fā)送出的交易必有先后順序之分（Nonce）；比特幣則是類似錢堆的架構(gòu)。

3. 以太坊可以在「Input Data」欄位輸入程式碼，部署或操作智慧合約；比特幣則只能在「OP_RETURN DATA」欄位單純做備注。