比特幣:海量UTXO的錢包系統優化結構策略_BTC

7月14日，比太錢包創始人，比特派錢包開發者文浩受邀參加了由幣印礦池舉辦的“硬核酒館--純技術交流研討會”線下沙龍。文浩為大家帶來了題為《海量UTXO的錢包/交易所系統優化結構策略》的演講，并受到了現場及在線觀看用戶的一致好評。本文即此次演講的文字稿。

什么是UTXO？它有什么特點？

UTXO是未使用的交易輸出，它是比特幣交易生產及驗證的核心概念。

UTXO具有以下特點

優點：

緊湊，賬本空間最小；最適合去中心化不重用地址增強匿名性

缺點：

錢包開發難度大統計麻煩余額計算、交易查詢、構造交易困難等

一筆UTXO交易為什么UTXO模型錢包開發難度大？

在錢包開發難度上，BTC>ETH>EOS。因為BTC采用的是UTXO模型，而后兩者采用了賬戶系統+節點RPC的形式。簡單來講，當用戶向比特幣網絡詢問我有多少幣時？支持比特幣網絡的錢包需要找到每一筆與用戶地址相關的Input與Output，才能給出一個結果。而比特幣的用戶，特別是HD賬戶用戶，都是地址不重用的。這也給反饋造成了困擾。而當用戶向以太坊或者EOS詢問余額時，錢包只需要通過RPC向節點要數據即可。

PunksOTC以1785 ETH的價格從BeanieMaxi購入16個CryptoPunk:金色財經報道，據CryptoPunk長期持有者及藍籌NFT交易者PunksOTC在社交媒體披露，他已經以1785 ETH（約合 339.1 萬美元）的價格從Casuallyrekt.eth（又名BeanieMaxi）購入了總計16個CryptoPunk，其中有5個Punk 帶有連帽衫特征，1個是僵尸Punk，交易完成后PunksOTC 將其官推頭像換成了CryptoPunk #8531，據悉該Punk是一個三屬性僵尸型Punk，在系列稀有度排名中位列第105位。[2023/7/16 10:57:25]

不過，UTXO模型保障了比特幣的去中心化及隱私性，讓每個用戶手里的比特幣都一樣，不會有差異。稍微懂一點技術的人就知道，像EOS的賬戶被鎖定追蹤的難度不大，這就造成用戶的資金是可以被標記的，也就失去了隱私性。

比特派在BTC系錢包領域具有絕對優勢

雖然UTXO模型具有緊湊、賬本空間小的特點，但是用戶在使用錢包時產生的數據卻是海量的。對于比特派，產生海量數據主要因為以下三個方面：

1、比特派在BTC系，如BTC、USDT、LTC、Doge及分叉幣BCH、BSV等具有絕對優勢。因此用戶基數大，錢包用戶占比非常高；

GFMA：呼吁監管機構支持分布式賬本技術來幫助抵押品管理、資產代幣化和主權債券市場:金色財經報道，在TradFi發布的一份報告中，全球金融市場協會（GFMA）呼吁監管機構支持分布式賬本技術來幫助抵押品管理、資產代幣化和主權債券市場。

GFMA首席執行官Adam Farkas表示，分布式賬本技術有希望推動增長和創新，在已經存在監管監督和彈性措施的地方，這種潛力不應該被忽視或禁止，他呼吁建立一個協調的國際框架，讓基于分布式賬本技術的市場連接起來。[2023/5/17 15:07:21]

2、UTXO模型本身造成交易數據量大。如，我們曾有用戶發現自己一筆轉賬的手續費很高，最后發現是因為該地址下有幾千個Input，有太多細碎交易造成數據龐大；

3、比特派用戶大多為真實用戶，用戶每天的交易頻次高。比特派在鏈上交易占比越來越高，有些塊甚至達到了50%以上。

比特派錢包是用戶服務中心化，私鑰管理去中心化的錢包。用戶的海量數據跟交易行為是跟比特派服務器打交道。比特派在錢包架構優化上已經做了很多優化，正是這些海量真實的數據讓比特派在錢包安全與管理上有更多的經驗跟領先優勢。

易用與去中心化的平衡之道

正如剛才所說，比特派錢包在用戶服務上是中心化的，而私鑰管理是去中心化的。而比特派團隊早期開發的，被Bitcoin.org推薦的比太錢包是SPV輕錢包，沒有服務器，用戶只與BTC區塊鏈打交道。

美國財政部制裁伊朗黑客組織，措施包括比特幣地址:金色財經報道，9月14日，美國財政部外國資產控制辦公室（OFAC）針對與伊朗勒索軟件活動有關的10名個人和兩家公司進行了制裁。OFAC聲稱，該組織在2021年針對新澤西州的一個市鎮和一家兒童醫院進行了攻擊，并進行了其他攻擊。 據悉，新的制裁措施包括7個新的比特幣地址。（The Block）[2022/9/15 6:56:42]

二者的側重點不同，比太錢包的優點是完全去中心化，但是對小白不友好。用戶經常需要同步區塊來了解自己的余額，不懂的也經常受到余額不對，或者“感覺”地址沒幣的困擾。而比特派錢包則是由比特派服務器來為用戶解決這些普通用戶平日不需要自己解決的問題，大大降低了小白的使用門檻，省去了很多煩惱。

比特派的錢包架構

整體架構

比特派不提供全區塊鏈數據查詢服務

只為相關地址解析提供了區塊鏈數據大大降低了數據量的開銷，跟其它想做錢包的團隊相比，我們只用了不到1/10的成本比特派是2016年底開始公測的，這使得我們從一開始就不用承擔海量歷史區塊數據關系型處理的負擔比特派在鏈上交易占比越來越高，有的塊高達50%以上。這部分數據壓力是我們本身應該去解決的

架構優化

分層

Polkadot 技術公司 Parity 新增 3 名高管:金色財經報道，構建 Polkadot 和 Kusama 區塊鏈生態系統的技術公司 Parity Technologies 新增加了三位高級管理人員，新任高管包括首席運營官（COO）Eran Barak、首席營銷官（CMO）Peter Ruchatz 和首席財務官（CFO） Fahmi Syed。[2022/7/23 2:32:47]

比特派架構由節點層、數據處理引擎、關系型數據庫、緩存層構成。

冗余

比特派在每一層都盡量做到冗余

節點層每條公鏈都有多個異地節點

關系型數據庫層多國復制

緩存層從早期Memcache升級到了Redis集群

多鏈

針對于不同公鏈在各層都做了隔離設計

單一公鏈的問題不會傳遞到其它公鏈

單一公鏈的性能不會影響到其它公鏈

單一公鏈的安全與其它公鏈無關

分片

分片是一個長期優化的過程

當前我們做到了一定程度的分片

我們仍在不斷優化改進系統的架構，包括進一步數據分片

貴州省發改委：虛擬貨幣“挖礦”用電實行差別電價:金色財經報道，為有效整治虛擬貨幣“挖礦”活動，深入推進節能減排，貴州省發改委近日發布了《關于虛擬貨幣“挖礦”用電實行差別電價政策有關問題的通知（黔發改價格〔2022〕462號）》（下稱《通知》），將虛擬貨幣“挖礦”項目納入差別電價政策實施范圍，執行“淘汰類”企業電價，該類項目加價標準提高為每千瓦時2元。

《通知》指出，貴州各市（州）發展改革部門要進一步加強對虛擬貨幣“挖礦”項目的動態甄別，及時更新虛擬貨幣“挖礦”項目名單，并將名單及時函告當地供電企業或增量配電網企業。

《通知》要求，貴州各級供電企業或增量配電網企業要加強與政府部門協同，對虛擬貨幣“挖礦”企業及時足額收取加價電費，確保虛擬貨幣“挖礦”差別電價政策執行到位。

《通知》明確，政策執行時間不足一個抄表周期的，執行差別電價的電量可按對應抄表周期內日平均用電量乘以應執行差別電價政策的天數確定。（央廣網）[2022/6/21 4:42:32]

比特派正在迎接從數百萬用戶、數十萬日活到數千萬用戶，數百萬日活的挑戰

海量用戶錢包系統優化難度大于一般系統

總結

比特派當前做到了

1/10的服務器成本

1/10的運維成本

無懼競爭，如為以太坊用戶提供1,000個ETH地址，增加用戶資金隱私性、安全性

公鏈越多、用戶數據量越大、日常行為越頻繁，我們的優勢越大，因為我們搞定了所謂的UTXO。

結語：關于比特幣的真相

今天的分享也是為了糾正大家的幾個錯誤觀念。

錯誤觀點一：比特幣錢包開發難度小。

很多人總覺得比特幣是一條老鏈，在比特幣區塊鏈上的開發難度小。實際上，比特幣的結構是最簡單的，最去中心化的。中本聰白皮書只有9頁，干干凈凈就把問題給說清楚了。不過越是簡單的結構，想要做好支持就越不容易。

錯誤觀點二：比特幣代碼一成不變，沒有活力了

總有人抨擊比特幣說，比特幣代碼層面的東西都固定沒什么變化了。實際上，比特幣是最大共識不變，但是GitHub上代碼提交一直是最活躍的。以代碼開發角度看，比特幣依然是開發量最大，貢獻者最多，最具影響力的開源項目。BitcoinCore也一直努力在不影響共識的前提下，讓比特幣交易的空間占用最小，讓簽名更安全，讓比特幣一直具備Fungibility，即可替代性。這個是很重要的，是區塊鏈的基石。永遠記得，只有你的一個比特幣跟我收到的一個比特幣的Input、Output結構是一樣的，你才可以放心收幣。否則你永遠要擔心，我今天收的幣會不會有問題，會不會人找我麻煩等等。

精彩問答

Q：比特派不支持全區塊鏈數據查詢服務，那么用戶要導入一個早于比特派公測的私鑰時怎么辦？

A：的確比特派在很長一段時間不支持私鑰導入，但是后來我們通過跟第三方合作為用戶提供歷史數據導入服務。

Q：首先，我理解的比特幣網絡就是一個去中心化的賬本，錢包也不應該有中心化的服務，但是感覺目前無論錢包還是交易所，中心化的服務太多了。其次，我覺得現在有些交易所為了所謂的用戶體驗，抬高了礦工費，不知您怎么看？

A：首先，說下第一點是對的，用戶是要用去中心化的錢包，因為“NotYourKeys，NotYourBitcoin”。然后關于鏈上礦工費問題，目前還沒有特別好的解決辦法，在網絡擁堵的時候，你想比別人更快的到賬，你就要付出更高的成本。目前比特派為用戶提供了動態礦工費選項，一個龜速，一個兔速，用戶根據自己的需求來決定。最后說一下中心化服務，大家不用過度糾結，這其實是一個矛和盾的問題。比太錢包是完全去中心化的，沒有服務器，錢包直接跟比特幣網絡同步，但是對小白來說是真不友好。經常有用戶問我們客服，幣怎么還沒到。我們的回復也只有一句：請同步到最新區塊。相比之下，大家更應該關心的是兩個原則：1、私鑰歸屬權問題。2、全區塊賬本誰說了算？是礦工說了算，還是礦池說了算，還是開發者說了算，還是大佬說了算？比特幣的世界，誰說了都不算，我們希望全世界的全節點賬本越多越好。像阿彪所說，如果礦機都能做spv驗證，那你就更難騙我。但是對于一個今天入市的純小白來說，你讓他同步節點數據還是很難的，最好的方式就是打開就有，有幣就到。等到某一天，他自己需要做更加專業化的錢包管理時，再來考慮完全去中心化的問題。

Q：比特派錢包的確做的很好，但是護盾產品使用藍牙通信會不會有安全隱患？

A：硬件錢包的通信方式就這么幾種方案，一種就是像我們最早在比太上使用的掃描二維碼方案，第二種方案是像Trezor那樣，使用USB數據線，第三種就是使用藍牙作為交互手段。從硬件錢包發展方向來看，未來都會是采用藍牙連接這種方案，因為的確是便捷，移動互聯。安全層面大家應該關注的重點還是開源，開源大于一切。開源你就可以去看刀鋒跟護盾運行的代碼，到底交互了哪些信息，有沒有泄露私鑰。而且，Ledger的下一代產品也是藍牙連接。Trezor慢一點，未來也會是這個方向。

Q：從節約成本的角度，比特派如果像Imtoken一樣，讓地址復用，是不是可以節省很大服務器開銷？

A：可以負責任的說，地址復用跟不復用的服務器開銷可謂天壤之別。比特派的確可以只為用戶提供一個ETH地址，一直復用。但是今天是硬核交流會，核這個詞英文叫Core。你如果跟BitcoinCore談地址復用，人家會覺得你很業余。比特幣的核心思想就是地址不重用，連找零都是用一個新地址。從隱私的角度講，他們甚至公鑰都不愿讓你知道，而是給你一個地址。從安全性上，二者差異不大，但是從隱私性上講，地址重用的隱私性會大大減弱，因為只有一個地址，你跟其他人發生的關聯就很容易被知道。地址重用，你很容易就能追蹤到說，這些幣流到幣安、流到火幣了，但是像Localbitcoins這樣很早就使用了地址不復用模型的，你很難分析出幣的流向跟地址間的相關性。再者就是如果是地址重用，不開源的錢包，你這輩子也別想被Bitcoin.org推薦。

比特派因為在海量數據方面的系統架構很先進，所以跟大部分競品比起來的優勢是非常大的，比如說，我們可以很隨便的為以太坊用戶提供海量地址服務，比如說每個用戶一千個，一萬個甚至更多的地址都沒什么問題。

Bitpie.com

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