在加密货币领域，未花费交易输出（简称 UTXO）是数字货币模型中的一个核心概念。它代表了由发送方授权的一定数量的加密货币，可供接收方使用。UTXO 的使用是许多加密货币交易过程中的关键特征，尤其体现在采用 UTXO 模型的区块链系统中。
UTXO 通过公钥密码学来确认和转移所有权。具体来说，接收方的公钥被编码到 UTXO 中，从而限制了只有能够证明拥有对应私钥的账户才能使用该 UTXO。要花费一个 UTXO，必须提供与该公钥关联的有效数字签名。
UTXO 构成了一条所有权链，表现为一系列可追溯至货币诞生时的数字签名，无论该货币是通过挖矿、权益证明还是其他协议规定的流程产生的。
采用 UTXO 模型的著名加密货币包括比特币 和 卡尔达诺（Cardano）。卡尔达诺使用的是一种扩展版的 UTXO 模型，称为 EUTXO（扩展未花费交易输出模型）。
UTXO 模型的概念框架可追溯至哈尔·芬尼（Hal Finney）提出的“可重复使用的工作量证明”方案，该方案本身又基于亚当·巴克（Adam Back）1997 年提出的 Hashcash。2009 年发布的比特币是 UTXO 模型在实践中的首次大规模应用。
UTXO 模型如何运作？
UTXO 模型将加密货币的每个单位视为一个独立的、离散的对象。其运作方式类似于物理现金的流转：
- 每笔交易消耗一个或多个现有的 UTXO（作为输入）。
- 每笔交易产生一个或多个新的 UTXO（作为输出），这些新输出成为未来交易的潜在输入。
- 用户的余额并非存储在一个单一的账户中，而是其控制的所有 UTXO 的面值总和。
这种设计确保了交易的独立性和可追溯性，是区块链透明性和安全性的基石。
UTXO 模型与账户模型的比较
加密货币采用的 UTXO 模型与账户模型（如以太坊所用）在工作原理上有本质区别。
核心差异
| 特性 | UTXO 模型 | 账户模型 |
|---|---|---|
| 记账方式 | 追踪每个独立的、未花费的输出 | 维护每个账户的全局状态和余额 |
| 余额查询 | 需扫描区块链历史，汇总所有相关 UTXO | 直接查询当前账户状态即可 |
| 交易处理 | 天然支持并行处理多个交易 | 通常需要按顺序处理以避免状态冲突 |
| 状态存储 | 状态（UTXO集）相对简洁，易于验证 | 状态庞大且复杂，需存储所有账户信息 |
| 类比 | 类似于使用和找零现金 | 类似于银行账户间的转账 |
优势与劣势
UTXO 模型的优势：
- 增强的安全性：UTXO 要么完整存在，要么不存在，状态简单明确，减少了复杂状态错误的风险。
- 隐私性：由于每次交易都产生新地址，可以提供更好的隐私保护。
- 并行处理：不相关的 UTXO 可以被同时处理，提升了网络的可扩展性潜力。
- 简化验证：节点只需验证 UTXO 的存在性和所有权，无需处理复杂的全局状态。
账户模型的优势：
- 高效查询：账户余额一目了然，无需重新计算。
- 智能合约友好：更容易实现需要复杂状态交互和存储的智能合约。
- 节省空间：对于活跃用户，无需为每笔交易创建大量新输出。
扩展 UTXO (EUTXO) 模型
为了在保留 UTXO 优势的同时支持更复杂的功能，扩展 UTXO (EUTXO) 模型 应运而生。
EUTXO 的核心创新
EUTXO 模型在传统 UTXO 的基础上引入了两大关键特性：
- 数据附着：UTXO 不仅可以携带货币价值，还能关联任意数据。这使得 UTXO 能够代表复杂的状态信息，而不仅仅是币的数量。
- 逻辑脚本：UTXO 可以与一段脚本（智能合约逻辑）绑定。这些脚本定义了花费该 UTXO 必须满足的附加条件，远超“提供有效签名”这一基本要求。
EUTXO 的优势与应用
- 可预测性：在交易执行前，就可以通过脚本模拟计算出执行所需资源和费用，避免了因资源不足而失败的交易，提供了卓越的用户体验。
- 并行能力：由于每个 UTXO 仍然是独立的，处理不影响同一组 UTXO 的交易依然可以高度并行，保障了网络性能。
- 增强的安全性：确定性的执行结果和清晰的状态边界大大减少了智能合约中意外漏洞的风险。
卡尔达诺 区块链是 EUTXO 模型的主要实践者，其 Plutus 智能合约平台便构建于此模型之上，使之能够处理复杂的状态化合约，同时保持高安全标准。
常见问题 (FAQ)
Q1: 一个UTXO可以被部分花费吗？
不可以。一个UTXO必须被全额花费。这就像你无法撕下一部分纸币来付款一样。如果你只想支付一部分，交易会消耗整个UTXO，并同时创建一个新的输出（“找零”）给你自己，将剩余金额返回。
Q2: 钱包如何知道我的余额？
你的加密货币钱包会扫描整个区块链，找出所有由你的私钥控制的地址所对应的UTXO，然后将这些UTXO的价值加总，从而计算出你的总余额。
Q3: UTXO模型如何防止双花问题？
防止双花是UTXO模型的核心功能。一旦一个UTXO被一笔交易作为输入消耗掉，它就会从UTXO集中立即移除。任何后续试图再次使用同一个UTXO的交易都会被网络节点拒绝，因为验证时会发现该UTXO已不存在。
Q4: 普通用户需要直接管理UTXO吗？
对于大多数用户来说，无需直接管理。现代钱包软件会自动处理UTXO的选择、组合和找零等复杂技术细节。用户只需像使用传统支付应用一样，输入地址和金额即可。
Q5: UTXO模型的主要缺点是什么？
其主要缺点是可编程性受到限制。传统的UTXO模型难以支持需要复杂状态存储的智能合约应用（DeFi、NFT等），这也是催生EUTXO等扩展模型的原因。此外，对于拥有大量小额UTXO的账户，交易手续费可能更高。
Q6: 除了比特币和Cardano，还有哪些链使用UTXO？
其他一些采用或兼容UTXO模型的知名项目包括比特币现金 (BCH)、莱特币 (LTC) 以及狗币 (DOGE) 等。它们都继承了UTXO模型的安全和简洁特性。