MalukChain-交易 Part1

区块链的一个重要目的就是为了能够安全可靠的存储数据，而这里面应用最广泛的是交易数据。

在区块链中，交易一旦被创建，就不能够被修改或者删除。

由于交易的引入将会大大改变原有的代码结构，我们将分两部分来实现，这一次我们来实现引入交易概念的第一部分，再下一次来补充完成整个交易过程的代码。

UXTO

在介绍交易框架之前，我们先来简单介绍一下 UXTO(Unspent Transaction Output，未花费输出)，比特币采用的正是这种交易模型，那什么是 UXTO 呢？

首先比特币中的钱包不存余额的概念，所有的交易都是基于 UXTO 的。

举个简单的例子，你的钱包里面有一个 10 元，有一个 5 元和一个 1 元，一共 16 元，这里所有的钱都是 UXTO，当你花费 13 元去买东西的时候，会得到一个 2 元的找零，这时候 10 元和 5 元花费出去了，就不再是 UXTO 了，新得到的 2 元会成为一个新的 UXTO，加上之前你的 1 元 UXTO，你一共还剩 3 元。这个新的 2元 UXTO 会被记录在区块链上，但不会改变历史的区块数据。

比特币正是用这种前后链接的区块链来记录所有交易记录的，当之前的 UXTO 出现在后续交易时，这个 UXTO 就被花费掉了，就不再是 UXTO 了。

一笔交易包含一些输入和一些输出，每一笔交易都会引用之前一笔交易的输出（将之前的一笔交易输出包含在另一笔交易的输入当中，也就是花费之前的交易输出），每一笔交易的输出其实就是币的存储地址，用一张图来看就是酱的。

从上面我们还能够发现一下特点

一些输出并没有被别的输入引用，废话，你钱包里的钱全都用光了吗

一笔交易的输入可以引用之前多笔输出，嗯，你一元，他一元，我就是亿万富翁了。

一个输入必须引用一个输出

这里有一种特殊交易叫做 coinbase，也就是挖矿，挖矿获得的收入过程是没有输入的～

每一个交易都会创造输出，这个输出都会被比特币记录下来，给某人发比特币，实际上就是给创建一个 UXTO 把输出设置为这个人的钱包地址。

ok，那我们先定义一个交易结构体，这个结构体应该包含一个序号，一系列输入和输出：

交易输出

一个交易输出包括输出的比特币值和一个“解锁”脚本：

这里的 Value 就是比特币值，用的是比特币最小度量 单位 (1 亿分之一 BTC ) 的数量（有点像咱们的 1 分硬币）。

那这个 ScriptPubKey 是什么呢？比特币中用了一种 Script 的脚本语言来定义锁定和解锁的输出，也就是说这个交易不是说谁都能得到，而是谁能解锁这个脚本谁就能获得这个比特币。这里我们简化一下，ScriptPubKey 就当做是用户的钱包地址。

对于 UXTO 这种交易模型来说，输出是不可再分的，换句话说，你无法从一个输出中拿一部分，必须全部花费，如果你想拿一部分，就必须再生成一个 UXTO 把剩下的返还。

现实生活中就是这样啊，你给别人一个 10 元纸币买 5 元的东西，别人再找一个 5 元的给你

交易输入

一个交易输入引用了之前交易的一个输出，所以首先要包含之前那笔交易的 ID，同时要知道是哪一个输出，所以需要一个从之前交易输出列表定位那个输出的索引，再加上一个用于解锁交易输出的数据，如果解锁数据正确，那么输出就可以解锁，被解锁的值就可以用于产生新的输出，如果不正确则不能被输入引用。

这种方式保证你不能花费其他人的币

我们来定义一下交易输入的结构体：

其中，Txid 为交易 id，Vout 为上一笔交易输出的索引，ScriptSig 表示解锁数据。

交易过程

到这里我们在来总结一下上面那几个概念：

输出，就是 “币” 存储的地方。每个输出都会带有一个解锁脚本，这个脚本定义了解锁该输出的逻辑。

每笔新的交易，必须至少有一个输入和输出。

一个输入引用了之前一笔交易的输出，并提供了解锁数据（也就是 字段），该数据会被用在输出的解锁脚本中解锁输出，解锁完成后即可使用它的值去产生新的输出。

第一笔交易

按照上面所说，交易输入引用交易输出，最先有输出，才有输入。

那么我们第一笔交易从何而来？第一笔交易没有输出啊，在区块链中，第一笔交易叫做 coinbase 交易，也就是咱们常听到的挖矿。coinbase 是一种特殊交易，它不需要引用之前的交易输出，也可以理解成发行了 “新币”。

ok，我们来创建一个 coinbase 交易：

我们这里简化实现思路是，把这笔交易的交易输入 (TXInput) 中标识引用的输出 Vout 值设为 -1 表示它不引用交易输出，解锁脚本 ScriptSig 也随意设置成一个字符串， 交易 Id (Transaction 的 Id) 设为空，并且设置奖励金 subsidy 和奖励对象 to。

将交易保存到区块链

我们之前用区块链存储了一些很简单的信息，而现在，我们要用它来存储交易信息啦。从现在开始，每一个区块都必须存储至少一笔交易。

ok，我们移除之前 Block 结构体中的 Data，将它替换成 Transaction：

因此，我们也要修改一下 NewBlock 方法和 NewGenesisBlock 方法：

接下来，我们要修改创建区块链的函数 NewBlockChain：

现在，这个函数会接受一个地址作为参数，这个地址将会被用来接收挖出创世块的奖励。

交易的工作量证明

之前工作量证明的实现仅仅是计算 data 的 hash 值，现在我们要把存储在区块中的交易信息进行 hash 计算。

我们实现一个计算 Transaction 列表 hash 的方法：

然后修改一下之前我们在进行工作量证明时的 prepareData 方法，之前我们是直接用的字符串，现在我们要用上面计算交易 hash 的方法。

来挖一个矿试试

这里我们修改了一些 CLI，具体可以请看代码。

小结

截止目前，我们对我们的区块链项目引入了交易的概念，但目前还没有余额，发送交易等功能，接下来我们会进一步改造我们的区块链，完成上面的功能。

MalukChain 的代码地址：

https://git.coding.net/MrNullPoint/MalukChain.git