以太坊与比特币账户的区别

以太坊与比特币的账户模型，从根本设计出发点来讲是不同的。

根据以太坊黄皮书的描述，以太坊账户的概念与“银行储蓄账户”的概念相似。

每个人都能开设账户，且账户初始余额为0。当以太坊区块链运行时，不断产生的交易会往账户中增加或者减少相应的款项，账户余额随着交易的执行而变更。这个账户的状态是日积月累地随着时间和交易而变化的。任意确定的时刻的任意账户的余额是可以唯一确定的。检索和查询账户余额的操作是便利的，仅需要找到该账户，并读取最后的账户状态即可知晓。

比特币的”Unspent Transaction Output”未花费结余模型（以下简称 UTXO）则刚好相反。

比特币的概念与纸币的概念相似。例如一个用户收到100元、20元、10元的纸币，比特币没有真正的“账户”的概念。该用户持有的余额并不是一个单纯的总和数字，而是在此钱包中所有未花费的纸币（输出）的总和。这就是”Unspent Transaction Output”名称的由来。而任何支付行为也不是简单的对账户余额的加减。支付行为是两个顺序操作的过程：

1.取出在钱包中未花费的数张纸币。
2.支付给对方相应款项，并同时创建一张面额较小的纸币，作为找零交给自身。

这个操作胜在不需要时刻保持追踪每个用户的余额，减轻了系统负担。

但是，当想查询一个用户究竟有多少余额的时候，需要遍历区块链交易历史，并集齐该用户所有未花费的输出，才能计算出余额。所幸比特币钱包软件帮助我们自动收集数据，代劳了这个枯燥的过程。

隐私与安全性的比较

以太坊和比特币都是公链，所有的交易的地址在都是在网络中公开并永久记录。用户在每次收入、消费时，都不可避免地会和现实世界的人打交道。比特币用户和钱包采用如下的两条准则保护用户的隐私：

任一地址仅用于一次收款，一次付款。不可反复收款/付款。
用户每次收款都推荐生成新的地址来接收款项。
用户使用过的地址，即使余额为零也永远不删除，保留在钱包软件中。

这三条指导思想在比特币桌面客户端，以及轻量级手机比特币钱包中都得到了贯彻。最大程度保障了用户的隐匿性。而以太坊则恰恰相反，它鼓励的是：

任何地址都可以被反复使用，收款/付款不受限制。一个人对应一个地址。
以太坊地址除了接收以太币，还能接收其他数字资产。

那么，孰优孰劣呢？请思考如下的生活场景。

张三日常使用虚拟货币作为工资结算的方式。

他租房生活，需要支付房租、去便利店购物，需要支付购物费用。
当然，他也有些隐私的个人爱好需要用虚拟货币支付，他并不希望被人知道。
他也和其他人进行虚拟货币面对面交易。

若张三使用 以太坊 ，张三的公开地址是唯一的，他的日常交易行为如下图所示。

张三使用单一账户收工资、支付生活花费的示意图

在这种情形下， 使用以太坊账户比使用日常银行账户的隐私性还要低。

张三用唯一的账户来进行一切的日常活动，
他的老板将每月发放给他的工资转账到张三的账户，
如果老板在区块链中查询张三的地址，将会非常清楚张三每月的支出情况（交易记录在区块链上公开透明、永久保存）；
张三的房东因交房租与他有资金来往，也可以查询张三的公开地址，知道张三的每月固定收入情况与日常消费支出情况。
当张三与他人进行面对面虚拟货币交易时，他人可以直接通过公开地址知道张三的账户中的虚拟货币余额，如果存量过多则容易引起他人歹念。
更有数据挖掘公司，从商店，房东等渠道收集与张三公开地址相关的各种信息进行汇总，最后得出张三的用户画像，和现在互联网广告商的行为类似。

若张三使用 比特币 ，张三的钱包 App将替他为每次接收比特币而自动产生新地址，如下图所示。

比特币收款形式：多地址收款。灰色为张三控制的地址集合

这种情形下，隐私性得到了一定提升：

老板每月发的工资都将被送入一个新地址（图中地址1、地址2、地址3）。
每次付房租的时候，产生的找零也将进入一个新的地址。
在旁观者看来，并没有一个总账户来明确知晓张三的隐形富豪身份。
当使用持有比特币数额较小的地址和他人进行虚拟货币交易时，张三也不会因为持币数量过多而成为他人觊觎的目标。
数据挖掘公司也更难以清晰勾勒出张三的用户画像，因为并没有一个地址反复有资金进出，所以无法分析该地址持有者的日常行为。

数据体积与并发能力

单一以太坊的账户状态其实是世界状态的一个子状态，在全网络的节点中都会留下一份相同的状态拷贝。每次相关的交易将变更这个账户的状态。而在对比之下，比特币仅有地址与交易两种数据记录在区块链上，它与持有人不挂钩，并没有保留一份与持有人相关的总和状态。

在系统设计中，以太坊与比特币选择了“空间换时间”和“时间换空间”的不同道路。这在编程领域中是非常经典的做法。

以太坊的账户仅维持一个账户的单一状态，任何状态的改写都是通过交易完成的，对于某账户的结算行为是串行执行的。账户状态修改后同步到每个网络节点中备份。账户的状态占用硬盘空间体积小，易于查询。但同时交易过程是不可并发的，只能一笔交易对状态修改完后，再进行下一笔交易。以太坊的交易输入也较为简单，为单一输入。

比特币的 UTXO 则不然。持有人拥有数个，甚至大量的未消费输出UTXO（类比持有多张纸币）。查询到该持有人的总未消费余额需要花费时间在区块链上进行搜索。当持有人想同时购买两样不同的东西，并分别为其支付的时候，他可以用不同的未消费输出UTXO来分开支付，发送交易请求到网络上。交易的确认结算将有很大概率是并行的。这将大大提高对于单一持有人结算的速度。

发送交易时对双花的处理

在数字货币交易中，将一笔交易发送两次，企图让两次转账都获得网络确认的行为，称为双花(double spend)。在数字货币的世界中，经常会发生因为程序错误或者黑客故意反复发送交易请求的行为。这些情况在现实世界中的现金付款场景里是不存在的，纸币在购买前存在于买家手中，在购买后存在于卖家手中。一张纸币不可能同时出现在两处，也不可能被买家支付两次给不同的人。

比特币针对双花问题的处理较为简单直接。它通过共识机制的一部分：仅承认积累难度最高的链为公认链以及用对UTXO 总额检查的方式来防止该问题。举例说明，当交易者花费当前 10BTC 的 UTXO 发送两笔交易承诺付款，分别为6BTC 和8 BTC 时，两笔交易的“输入”方相同，为同一UTXO原地址。下面分两种情况进行讨论。

情况一：矿工错误地打包这两笔交易进入同一个区块， UTXO 总额校验将发挥作用，计算得出 6+8=14>10，则同时包含着两笔交易的区块自动视为废块。所以只能择其一打包入块。
情况二：当两笔交易分别隶属于不同矿工同时挖出的不同区块时，处在积累难度最高的链条的块将根据“最高链为公认链”原则而得到承认。另外一个链所在的交易块则自动被网络放弃。这个“最高”的链条的差异并不会在1～2个区块挖掘后迅速体现出来，需要经过5～6个块的追加后才能形成，类似于同一棵树干长出的两条不同的枝干，需要经过5～6年才能明确观察出哪个枝干更长。这也就是充值比特币时候常说的等待6个块确认后再确定转账成功的由来。6个块确认后一般最长的链条已经形成。

以太坊的账户模型里有nonce（已发送交易数）这个字段。它起到的作用不仅是防止双花，更是强制以太坊的状态 “有序化”。这是对它自身单一账户模型无法保留历史记录的补充。nonce字段在每发出一笔确认过的交易后就自动+1。例如，在以太坊上进行的某一次模拟双花攻击中，当攻击者的账户余额为100以太币的时候，他发出两笔交易nonce编号为“6” 和 “8”的交易。编号“6”的交易承诺付款90以太币，同时编号为“8”的交易承诺付款80以太币，这将大于他的总余额100以太币。当以太坊网络接收到两个请求后，因为nonce必须有先后顺序，会优先处理编号为“6”的交易请求。而轮到“8”交易请求的时候会因为余额不足（100-90=10 < 80）而被自动拒绝。

下一章：“不可能的三角”问题

“不可能的三角”问题：在当下的区块链设计中，存在一个所谓的“不可能的三角”。这三个角分别是规模性（Scalability）、去中心化（Decentralization）和安全性（Se ...

上一章：比特币的区块

下一章：“不可能的三角”问题