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MyCoin深入解释比特币的支付与管理机制

近日比特币的局势越趋紧张，有新的玩家投入同时也有旧的玩家退出，有新兴的比特币平台渐露锋芒也同时有比特币平台支撑不住退下前线的消息传出。然而位于香港的比特币平台MYCOIN则选择此时入场，更获得不少玩家的支持，或许多少于国内政策影响有关系。因此小编为了缓解此等紧张的气氛，特意转载于一片相对有意义的文章，解说比特币存在的隐藏特性，让大家一起成长，更了解比特币的未来趋势。

这是一篇专业科普均适用的文章，所以放到极客论道里。 想到写此文的原因是因为Multibit的找零BUG，需要解释一下为什么会产生这么一个BUG。 全部知识来自于3个月来对比特币源代码的苦读，结论来自于自己的思考。

比特币交易的 “支票”

“支票”这个词不敢说是首创，但绝对是原创。因为我从未看到谁提过这个概念。
比特币的最小存储单元，不是钱包，也不是账户，而是“支票”。
为什么要用“支票”呢？这要从支付的本质说起。
当一个账户付款的时候，必须先要确认它的余额是否够支付的。

现在的银行系统，每一次消费之前，银行要计算一下你的账户余额，就是用全部的收入减去全部的支出。如果一个账户开了10年，收入支出会上千上万笔，计算量会越来越大。银行用的是超级服务器集群，计算量再大都受得了；比特币钱包都是装在个人电脑里，如果每个客户端每次交易都要全部从头算一遍，这种计算方法会把电脑全部搞崩溃。

所以，比特币开发团队非常有智慧地发明了一个机制：支票和找零机制。

一定是先有收入，后有支出。（原初收入来自挖矿收入，所以叫coinbase）

所以，只要拿出以前的单笔收入证明（支票），其收入金额大于支出额；或者多笔收入证明，其收入总和大于支出额，这这笔支付交易就是有效的。这样验证方的电脑工作量就非常小：验证是否有之前的这笔收入支票，这笔收入支票是否被花掉过。

因为每笔收入（支票）只能用一次，所以收入和支出之间就会产生差额，这个差额通过”找零“机制返还给支出者——很简单，自己指定一个地址，把支付之后剩余的钱放进这个地址。

所以，比特币交易的每一笔收入，就相当于一个支票。好比你收到1张1万的支票，今天要花费100元，那么就生成2张支票，一张100元，开给对方，一张9900元，开给自己，1万的这一张标明”已使用“，从此作废。

交易的结构与灵活性

一个交易（transaction）由多笔输入支票和输出支票构成。输入可以来自多个地址，输出也可以打给多个地址，输入和输出的地址是可以重复的。

这种设计的初衷，是考虑到比特币记账空间是稀缺资源（既占用网络流量，又占用CPU计算，又占用硬盘存储），一定要把交易信息最大程度压缩。

这样的一个设计，兼容度特别强，如果用编程术语来说，叫”泛型“。因为它涵盖了太多的可能性：

将一个支票转移到另外一个地址。（保持匿名性，或者基于账户安全需要）

用一个支票支付给一个地址，余额找零会自己的地址。（最常见的支付方式)

用一个支票支付给多个地址。（例如老板发工资）（例如为了隐私保密，把大额账户打散到多个小额账户）

用同一个地址的多个支票凑在一起做一笔支付。(大额支付）

用多个地址的多个支票凑在一起做一笔支付（例如AA制）。

用多个地址的多个支票支付给多个地址（还是比如老板发工资，用自己的多笔收入支付给多个员工的地址）（未来手续费高了之后，还有一种应用：搭伙交易。就是把多笔完全不相干的支付放到一个交易里，这样可以节省手续费）

将自己的多个支票整合为一个支票。

将自己的多个地址的余额整合入一个地址。

另外，比特币还支持多私钥账户（三方共管账户）和多种签名方式，因为不是本文主题，就不展开讨论了。

作为对照，我们看到，银行系统现在只支持最基本的交易方式：一个账户支付到一个账户。

按长计算手续费与账户管理机制

由于前面提到的，比特币的记账空间是稀缺资源，所以比特币的协议约定，每一个block最多只能存储1M的数据。矿工挖矿，自然希望收入最大化，即用哪些交易填满这1M，收入最高。因而，交易手续费的计算单位，不是交易额，也不是交易笔数，而是字节数。比特币协议设定的手续费计算单位是千字节（当然如果矿工够狡猾，可以把单位做的更小），当前约定的是每千字节手续费最低为万分之一比特币。

这和支票有什么相干呢？

比特币有趣的地方就在这里。看似不相干的地方，却产生了巨大的关联，并导致后面许多衍生结果。

如果每一笔交易，都是用一个输入支票，打给一个输出支票和一个找零支票，那么是不是有效支票数量从1个变成了2个，支票数量会越来越多？长此以往，每个人的账户里都会有好多个支票。然后，突然有一天，当你要做一笔大的支付时，可能要动用上百上千个支票，才能凑齐。

按照比特币交易协议， 一个最简单的交易：单一输入支票、一个目标支出支票、一个找零支票，大概要占用300个字节。每增加一个输入支票，要增加169个字节，也即，如果输入支票数量达到6个，交易长度就超过了1KB，就需要支付双份手续费了。以后每增加6个输入支票，交易手续费就增加一份。换言之，每一个支票，在花费时，都会产生六万分之一比特币的手续费（做小额生意收比特币的老板们，想不到还有这么一笔隐形成本吧？）。因为都是找零支票，所以金额都会很小，假设每个支票只有万分之一比特币，那么手续费将达到惊人的1/6！即便每个支票是千分之一比特币，手续费也将是1/60，这一点都不比银行转账便宜！

有省钱办法吗？当然有啊。

因为最低计费单位是1KB，不到1KB也收万分之一比特币，而一个普通交易只有300个字节，所以可以用剩余的724字节消灭4个小额支票。即虽然一个支票就够付的了，但是在交易里还是要另外放上4个小额的支票，然后将这4个支票的金额都放到找零支票里。这样一折腾，5进2出，支票的数量就会不断变少，那么前面论述的那笔额外手续费就被化解掉了。

所以，一个好的（或者说负责任的，或者说懂行的）比特币钱包程序，都需要开发小额支票的自动清理机制。不具备这样机制的钱包都是不合格的。我只用过QT钱包，据我观察，QT钱包有这个机制，但不是很完善。

账户管理机制的其他考虑

除了节省手续费，账户管理机制还需要考虑到以下用户需求：

1. 支付灵活性。如果剩余支票过少，同时发生多笔支付就会产生麻烦，因为需要等前一笔支付确认之后，才能确认后一笔支付。而确认一次需要30分钟时间，遇到急事，会让人抓狂的。

2. 隐私保密。因为单一地址的余额是公开的秘密，谁都可以查到，所以比特币土豪很容易被人肉出来。所以对应的，应当将余额较大的账户，资金分散到多个地址里，这样只有账户持有者知道这些地址属于同一个人，而陌生人很难知道。当然这个机制具体实现要比说的复杂，因为他人很容易从这些账户的交易关联性中找出蛛丝马迹，就像我通过我的提现地址顺藤摸瓜发现了MT控制的6000个币一样。

3. 多个收款地址和多个付款地址。为了识别客户，需要给每个客户提供一个不同的收款地址。类似的道理，有时需要给每一个供应商一个专用付款地址，以方便记账（因为供应商提供的收款地址并不一定永远不变）。这背后需要的处理逻辑就复杂多了。这种需求最典型的是交易中心；当然所有的商户都有类似需求。这是一套比特币的财务管理系统。（不知币付宝是如何设计的？）

4. 钱包文件大小和备份安全性。比如QT钱包每100次支付就会自动生成100个新地址，导致以前的钱包备份文件失效，就是一个相当严重的漏洞.

比特币是一个智慧的宝库，中本聪隐身了，好多玄妙之处我们只能自己挖掘体会了。