Технологія блокчейну працює за різними моделями для управління транзакціями та балансами. Одним з провідних підходів є модель Непотрачених Вихідних Транзакцій (UTxO), відома також як модель UTXO. Натомість існує модель на основі рахунків. Модель UTxO управляє транзакціями, відстежуючи непотрачені виходи, тоді як модель на основі рахунків підтримує баланси рахунків. Розуміння цих моделей є вирішальним для розуміння того, як транзакції обробляються та підтверджуються в межах мереж блокчейну.

Ця стаття охопить більше технічних тем навколо моделі UTxO та спробує порівняти та контрастувати модель, що базується на обліку, на реальних прикладах. Якщо ви хочете дізнатися більше про UTxO в інтро-статті, будь ласка, перегляньте моюВступ до моделі UTxO та нарахованої моделістаття.

Розуміння моделі UTxO

Зображення кредиту: біткойн біла книга

Модель невитрачених вихідних транзакцій (UTxO) лежить в основі кількох блокчейн мереж, служачи фундаментом для безпечної та ефективної обробки транзакцій. Щоб зрозуміти витонченості моделі UTxO, важливо розібрати її функціонал як з точки зору мережі, так і з точки зору користувача.

З точки зору мережі модель UTxO управляє транзакціями шляхом підтримки рахунку невитрачених виходів. Кожна транзакція на блокчейні створює нові виходи, що представляють фонди, доступні для витрат. Ці виходи, або UTxO, є унікально ідентифікованими та можуть бути використані як входи в наступних транзакціях. Цей механізм забезпечує облік кожної одиниці криптовалюти та може бути витрачений лише один раз, запобігаючи подвійне витрачання та забезпечуючи цілісність блокчейну.

З погляду користувача взаємодія з моделлю UTxO передбачає здійснення операцій з метою отримання та витрати коштів. Коли користувач ініціює транзакцію, він вказує, які UTxO він хоче спожити як вхідні дані та куди він хоче відправити отримані кошти. Після цього блокчейн перевіряє валідність транзакції, переконуючись, що вхідні дані не витрачені, а сума вхідних даних дорівнює або перевищує суму вихідних даних, запобігаючи зайвій витраті. Після успішної перевірки транзакція додається до блокчейну, оновлюючи набір невитрачених виходів та відображаючи переказ коштів.

Модель UTxO має кілька ключових переваг, які сприяють її широкому поширенню в блокчейн-мережах. По-перше, її детермінований характер забезпечує можливість незалежної перевірки транзакцій без покладання на централізовані органи. Кожен UTxO представляє окрему одиницю вартості, спрощуючи процес перевірки автентичності транзакцій та власності. Крім того, модель UTxO покращує конфіденційність та безпеку шляхом роз'єднання транзакцій від ідентичностей користувачів, ускладнюючи відстеження коштів ззовні чи моніторинг витратних звичок.

Однак модель UTxO також створює виклики, особливо в контексті розробки смарт-контрактів та масштабованості. На відміну від моделі на основі рахунків, яка зберігає постійний запис балансів користувачів, модель UTxO потребує явної обробки вихідних транзакцій, що може ускладнити реалізацію складних смарт-контрактів. Крім того, з ростом розміру та обсягу транзакцій в блокчейн-мережах управління постійно зростаючим набором невитрачених виходів може становити проблему масштабованості, що потенційно може призвести до проблем з продуктивністю.

Переваги та недоліки моделі UTxO

Модель невитрачених виходів транзакцій (UTxO), кутовий камінь різних блокчейн мереж, пропонує кілька переваг і недоліків, які впливають на його придатність для різних випадків використання в криптовалютній екосистемі. Розуміння цих переваг і недоліків є важливим для оцінки ефективності моделі UTxO у керуванні транзакціями та забезпеченні цілісності блокчейн мереж.

Переваги:

1. Підвищена безпека: Однією з основних переваг моделі UTxO є її здатність запобігати подвійному використанню, що є критичною проблемою безпеки в децентралізованих системах. Відстежуючи непотрачені вихідні транзакції та забезпечуючи, що кожен вихід може бути витрачений лише один раз, модель UTxO ефективно усуває ризик шахрайських транзакцій, підсилюючи загальну безпеку блокчейну.
2. Приватність транзакцій: Модель UTxO пропонує рівень приватності транзакцій, роз'єднуючи їх від ідентифікації користувачів. Оскільки кожна транзакція споживає певні UTxO як вхідні дані та генерує нові як вихідні, стає складним для зовнішніх сторін відслідковувати потік коштів чи контролювати індивідуальні звички витрат. Ця функція, яка покращує приватність, привертає користувачів, які шукають анонімність та конфіденційність у своїх фінансових транзакціях.
3. Визначна валідація: Підтвердження транзакцій у моделі UTxO - це визначений процес, який не ґрунтується на централізованих органах влади чи посередниках. Кожну транзакцію можна незалежно перевірити, розглянувши вхідні та вихідні дані відповідно до попередньо визначених правил, що забезпечує згоду серед учасників мережі. Цей визначний механізм валідації сприяє загальній міцності та довірливості блокчейну.

Недоліки:

1. Складність для розумних контрактів: Хоча модель UTxO відмінно справляється з управлінням простими транзакціями, вона може вводити складність при впровадженні більш складних розумних контрактів та децентралізованих додатків (DApps). На відміну від моделей на основі рахунків, які підтримують безперервну історію балансів користувачів, модель UTxO потребує явної обробки виходів транзакцій, що робить її менш інтуїтивною для розробників створювати складну логіку та умовні платежі.
2. Потенціал для утворення UTXO-забруднення: З часом накопичення невитрачених вихідних транзакцій (UTxOs) може призвести до утворення UTXO-забруднення, де розмір набору UTXO стає невпорядкованим, споживає занадто багато місця для зберігання та обчислювальних ресурсів. Це забруднення може негативно впливати на продуктивність мережі та збільшувати час обробки транзакцій, особливо в блокчейн-мережах з високою пропускною здатністю транзакцій.
3. Проблеми масштабованості: При зростанні розміру та обсягу транзакцій в мережах блокчейну керування постійно розширюючимся набором неспрацьованих виходів може викликати проблеми масштабованості для моделі UTxO. Потреба в підтримці всеосяжного реєстру UTxO та перевірці транзакцій з урахуванням цього реєстру може призвести до заторів продуктивності та збільшеного споживання ресурсів, що ускладнює можливість ефективного масштабування мережі.

Хоча модель UTxO має значні переваги щодо безпеки, конфіденційності транзакцій та детермінованої перевірки, вона також ставить виклики, пов'язані з складністю смарт-контрактів, масштабованістю та збільшенням UTXO.

Запис стану в UTxO проти моделей на основі облікових записів

У сфері технології блокчейн метод запису стану системи варіюється між моделлю невитрачених вихідних транзакцій (UTxO) та моделлю на основі рахунків. Розуміння цих відмінностей є ключовим для усвідомлення фундаментальних принципів обробки транзакцій та управління станом в мережах блокчейн.

Модель UTxO:

У моделі UTxO стан системи неявно записується через збір непотрачених виходів транзакцій (UTxO). Кожен UTxO представляє певну кількість криптовалюти, яка ще не була витрачена і доступна для використання в майбутніх транзакціях. Коли відбувається транзакція, вона використовує існуючі UTxO як входи та генерує нові як виходи, ефективно оновлюючи стан системи. Дійсність кожної транзакції визначається шляхом забезпечення того, що сума входів дорівнює або перевищує суму виходів, запобігаючи перевитрати та забезпечуючи цілісність реєстру ланцюжка блоків.

З погляду користувача взаємодія з моделлю UTxO передбачає ініціювання транзакцій для витрати або отримання коштів. Кожна транзакція вказує, які UTxO слід використовувати як входи, і куди слід відправити отримані кошти. Цей підхід на основі транзакцій підкреслює конфіденційність та безпеку, оскільки транзакції є незалежними від ідентифікації користувачів, що ускладнює зовнішнім сторонам відстеження потоку коштів або моніторинг індивідуальних звичок витрачання.

Модель на основі облікового запису:

Навпаки, модель на основі облікового запису фіксує стан системи, підтримуючи явні облікові баланси для кожного користувача безпосередньо на блокчейні. Кожен користувач має обліковий запис з пов'язаним балансом, який оновлюється через транзакції, що переказують кошти між обліковими записами. Коли відбувається транзакція, облікові баланси відправника та одержувача відповідно коригуються, відображаючи переказ коштів.

З погляду користувача взаємодія з моделлю на основі облікового запису передбачає управління балансами облікових записів та ініціювання транзакцій для переказу коштів між обліковими записами. На відміну від моделі UTxO, яка наголошує на конфіденційності та безпеці транзакцій, модель на основі облікового запису пропонує більш знайому банківську ​​досвід, де користувачі мають прямий доступ до своїх балансів облікових записів та історії транзакцій.

Порівняння:

Основна відмінність між моделями UTxO та налічування полягає в тому, як вони реєструють та управляють станом системи. Модель UTxO підтримує децентралізовану реєстрацію невитрачених виходів транзакцій, підкреслюючи конфіденційність транзакцій, безпеку та детерміновану перевірку. Натомість, модель налічування ґрунтується на явних балансах рахунків, пропонуючи простоту та зрозумілість для користувачів, але можливо вводячи виклики в масштабованості та складнощі у обробці транзакцій.

Переходи стану в моделі UTxO

Модель невитрачених виходів транзакцій (UTxO) регулює, як відбуваються переходи стану в мережах блокчейн, які використовують цей підхід. Розуміння переходів стану є важливим для усвідомлення того, як транзакції обробляються, перевіряються та реєструються в реєстрі блокчейн.

У моделі UTxO переходи стану відбуваються, коли до блокчейну додаються нові транзакції. Кожна транзакція представляє собою зміну стану системи, оскільки вона використовує існуючі UTxO як входи та створює нові як виходи. Ці виходи, що представляють кошти, доступні для витрат, ефективно оновлюють стан системи та відображають переказ вартості між користувачами.

Процес підтвердження переходів стану в моделі UTxO включає кілька ключових кроків. По-перше, мережа блокчейн перевіряє цілісність кожної транзакції, переконуючись, що вхідні дані є дійсними та не витраченими. Це включає перевірку того, що цифрові підписи, пов'язані з входами, є дійсними, а також те, що сума входів достатня для покриття суми виходів, запобігаючи зайвому витрачанню.

Якщо дійсність введених даних підтверджена, мережа перевіряє подвійне витрачання, переконуючись, що кожний вхід згадується лише один раз у реєстрі блокчейн. Це запобігає зловживанням осіб, які намагаються витрачати ті ж кошти кілька разів, зберігаючи цілісність та безпеку блокчейну.

Якщо транзакція успішно проходить перевірку, вона вважається дійсною та додається до реєстру блокчейну, оновлюючи набір невитрачених вихідних транзакцій та відображаючи переказ коштів між користувачами. Цей процес переходу стану забезпечує те, що реєстр блокчейну точно відображає поточний стан системи та надає прозорий запис усіх транзакцій.

Переходи стану в моделі UTxO детерміновані, що означає, що результат кожної транзакції заздалегідь визначений на основі введених та виведених, вказаних відправником. Ця детермінована природа спрощує процес перевірки транзакцій та забезпечує консенсус серед учасників мережі, оскільки всі вузли доходять до одного й того ж висновку щодо валідності кожної транзакції.

Важливість UTxO в криптовалютах

Модель невитрачених виходів транзакцій (UTxO) відіграє важливу роль у формуванні функціональності, безпеки та цілісності різних криптовалют. Розуміння значення моделі UTxO є важливим для усвідомлення її впливу на розробку та функціонування блокчейн мереж.

Однією з основних причин важливості моделі UTxO в криптовалютах є її роль у запобіганні подвійного витрачання, критично важливої проблеми безпеки в децентралізованих системах. Відстежуючи невитрачені виходи транзакцій, модель UTxO забезпечує, що кожна одиниця криптовалюти може бути витрачена лише один раз. Це запобігає зловживанням з боку зловживань, які намагаються витрачати ті самі кошти кілька разів, забезпечуючи цілісність та безпеку реєстру ланцюжка блоків.

Крім того, модель UTxO підвищує конфіденційність та безпеку транзакцій, відокремлюючи їх від ідентифікацій користувачів. Оскільки кожна транзакція використовує конкретні UTxO як входи і генерує нові як виходи, зовнішнім сторонам важко відстежити потік коштів або моніторити індивідуальні звички витрат. Ця функція, що підвищує конфіденційність, приваблює користувачів, які шукають анонімність та конфіденційність у своїх фінансових транзакціях.

Крім того, модель UTxO забезпечує детермінований та прозорий механізм перевірки транзакцій в мережах блокчейну. Кожну транзакцію можна незалежно перевірити, розглянувши вхідні дані та вихідні дані з урахуванням попередньо визначених правил, що забезпечує консенсус серед учасників мережі. Цей детермінований механізм перевірки сприяє загальній надійності та довірливості блокчейну, підвищуючи довіру користувачів до цілісності системи.

Модель UTxO також пропонує переваги масштабованості, дозволяючи паралельну обробку транзакцій та спрощене керування станом. На відміну від моделей на основі рахунків, які підтримують постійний запис балансів користувачів, модель UTxO потребує явного керування виходами транзакцій, що зменшує складність управління станом та дозволяє більш ефективну перевірку транзакцій. Ця перевага масштабованості особливо корисна для блокчейн-мереж з високим обсягом транзакцій та зростаючою кількістю користувачів.

Крім того, модель UTxO сприяє міжопераційності між різними криптовалютами та блокчейн-мережами, надаючи загальну структуру для управління транзакціями та переходами у стані. Криптовалюти, які використовують модель UTxO, можуть скористатися існуючими інструментами, бібліотеками та інфраструктурою, розробленими для схожих блокчейн-мереж, спрощуючи процес інтеграції та співпраці в ширшій екосистемі криптовалют.

Заключні думки; модель невитрачених виходів транзакцій (UTxO) виступає як важливий елемент у технології блокчейн та криптовалютних екосистемах. Вона пропонує надійні заходи безпеки, запобігаючи подвійному витрачанню та підвищуючи приватність та масштабованість транзакцій. Незважаючи на її переваги, залишаються виклики, пов'язані з складністю смарт-контрактів та масштабованістю. Визначеність перевірки UTxO, підтримка взаємодії та підхід на основі транзакцій надають тверду основу для децентралізованої обміну вартості. Розуміння значущості UTxO є важливим для навігації складнощами мереж блокчейн та використання повного потенціалу криптовалют.

Disclaimer：

1. Ця стаття є перепубліковано з [Скотт Гуттенбергер], Усі авторські права належать оригінальному автору [Scott Guttenberger]. Якщо є зауваження до цього перепублікування, будь ласка, зв'яжіться з Gate Learnкоманда, і вони оперативно займуться цим.
2. Відповідальність за відмову: Погляди та думки, висловлені в цій статті, належать виключно автору і не становлять жодної інвестиційної поради.
3. Переклади статей на інші мови виконуються командою Gate Learn. Якщо не вказано інше, копіювання, поширення або плагіатування перекладених статей заборонене.