以太幣和比特幣是如何運(yùn)作的

要了解以太幣（ETH）或是比特幣（BTC）是如何運(yùn)作，從一筆交易來切入是很好的著力點(diǎn)，因?yàn)閹缀跛械母拍钆c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(yùn)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(jī)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(diǎn)「交易雜湊值」，即這筆交易的id，是唯一識(shí)別值，如我們的身分證字號(hào)一般。這個(gè)值是由這筆交易的所有資訊雜湊而成。

第2點(diǎn)「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(biāo)簽中的「13 Block Confirmations」代表在這個(gè)區(qū)塊之后已經(jīng)接了12個(gè)區(qū)塊（包含本區(qū)塊共有13個(gè)區(qū)塊已經(jīng)確認(rèn)）。因?yàn)橛锌赡苡蟹植娴膯栴}，故通常在一筆交易出塊后，要等到5個(gè)以上的區(qū)塊確認(rèn)，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(huì)再被更動(dòng)。

第3點(diǎn)「時(shí)間戳記」，為礦工打包本筆交易上鏈的時(shí)間，時(shí)間以UTC（世界協(xié)調(diào)時(shí)間）表示，和臺(tái)灣有8個(gè)小時(shí)的時(shí)差。

第4點(diǎn)「來自地址」，表示本筆交易是從哪個(gè)地址送出。

第5點(diǎn)「接收地址」，表示本筆交易的金額將被哪個(gè)地址接收。

第6點(diǎn)「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(huì)以檢視時(shí)的時(shí)價(jià)來換算。

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

［注］以太坊交易手續(xù)費(fèi)公式：

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

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

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(huì)失敗。

發(fā)送交易時(shí)，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?yàn)镚as Limit 設(shè)不夠等原因交易失敗，那么手續(xù)費(fèi)還是會(huì)被收取，不會(huì)退回。（因?yàn)榈V工還是花資源下去幫你算了）

因?yàn)榻灰椎腉as Used是礦工實(shí)際在運(yùn)算時(shí)才會(huì)被決定的，故Gas Price成為決定要支付給礦工多少手續(xù)費(fèi)的決定因子。原則上手續(xù)費(fèi)越高會(huì)越優(yōu)先被礦工打包上鏈，交易的等待時(shí)間會(huì)越短。由于以太坊上交易量會(huì)隨時(shí)間改變，欲知道當(dāng)前即時(shí)狀況以決定手續(xù)費(fèi)要設(shè)多少，可以到ETH gas staTIon查看。

第8點(diǎn)「Nonce」，目前比較沒有一個(gè)比較統(tǒng)一的翻譯，我個(gè)人覺得可以理解為序次，前方的值“22954”表示這個(gè)「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(gè)「所在區(qū)塊」中的第210筆交易。

第9點(diǎn)「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(huì)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(huì)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?yàn)楸忍貛诺慕灰组L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(gè)帳號(hào)和帳號(hào)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(gè)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(gè)input（錢堆），交易后也可以變成一或多個(gè)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(jī)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(dòng)用了三個(gè)錢堆，推測可能是這三個(gè)錢堆的所有者想要發(fā)送四顆比特幣給別人，但他想動(dòng)用的前兩個(gè)錢堆總額不足四顆，所以便再動(dòng)用了第三個(gè)錢堆，湊足四顆發(fā)送給別人。而多出的比特幣則會(huì)變?yōu)椤窾nspent （未花費(fèi)）」的錢堆回到所有者身上。

打開Details 查看交易的細(xì)節(jié)后便可以發(fā)現(xiàn)，右下方的#1 錢堆中有標(biāo)注Unspent 的字樣，這筆錢堆在交易后會(huì)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(fèi)給幫忙驗(yàn)證打包上鏈的礦工，故這0.0004223 BTC 便是這筆交易手續(xù)費(fèi)的金額。

UTXO的架構(gòu)，其實(shí)是解決了Account model同一個(gè)地址（帳戶）無法同時(shí)進(jìn)行兩筆交易的問題（Account model一定會(huì)有先后順序，即Nonce）。以太幣為了避免雙重花費(fèi)（Double Spending：同一筆錢被花了兩次），會(huì)以Nonce來標(biāo)注每一筆交易的先后次序，若同時(shí)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(huì)跟著塞住。

比特幣UTXO的架構(gòu)可以同時(shí)進(jìn)行多筆交易，一個(gè)地址可以「同時(shí)」將多個(gè)錢堆發(fā)送給多個(gè)不同的地址，在同一個(gè)區(qū)塊，甚至同一筆交易中完成?？梢园讯鄠€(gè)錢堆同時(shí)進(jìn)行交易，算是讓交易變得更加有效率。（雖然比特幣出一個(gè)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(rèn)識(shí)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(diǎn)中，有個(gè)額外注記的部分，我們在前面跳過了。其實(shí)這個(gè)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(gè)欄位來輸入程式碼，被礦工執(zhí)行。

其實(shí)比特幣也可以在交易中做額外注記，會(huì)標(biāo)注在「OP_RETURN」的欄位中，但比特幣這個(gè)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(gè)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。