比原鏈設計思考: 擴充性UTXO模型

使用者模型是比原鏈在最初就需要確定的重要資料結構， 團隊的選擇還是聚焦在兩種典型的模型系統中，Account模型和UTXO模型，和其他大多數區塊鏈設計一樣， 選擇了模型就決定了協議層的重要實現，兩種模型各有利弊，不同區塊鏈針對想聚焦的情境自身會有判斷。

UTXO 的起源（來自高明的中本聰）

中本聰對比特幣的設計，讓整個世界進入了數字貨幣時代。比特幣起源於中本聰，UTXO出自比特幣。自然，UTXO來自高明的中本聰。UTXO的優點：

• 在版本控制方面的考慮，svn 是中心化的資料庫保持一份賬本，這和區塊鏈的設計自然是相違背的，git 是去中心化的資料庫，但會儲存太多冗餘資料，對於分布式效能肯定是要大打折扣。UTXO資料庫是拋棄了曆史包袱的git， 只儲存了最後一個版本。簡易實用。

• UTXO 具有天然的匿名效果，一個賬戶所對應的未花費交易是難以發現的，如門羅幣就是採用混幣的方式實現隱私的。
• 在效能方面，由於UTXO是獨立的資料記錄， 那麼就存在極大的並行性可以提升區塊鏈交易驗證速度。

 設計的易實現性 — 以太坊 棄UTXO用賬戶模型

以太坊黃皮書的設計者Gavin Wood 對UTXO的理解，十分深刻， 既然UTXO有這麼多的優點，他為什麼棄用UTXO了？ 這時你應該提出個問題，以太坊的最大亮點是什嗎？你肯定會回答：智能合約。正是因為智能合約的考慮，Gavin Wood要基於UTXO去實現圖靈完備的智能合約（功能多樣性的超級電腦）是困難的。而賬戶模型是天然的物件導向的，對每一筆交易，都會在相對應賬戶上進行記錄(nonce++)。為了易於管理賬戶，而引入了世界狀態，每一筆交易都會改變這個世界狀態。這和現實世界是相對應的，每一個微小的改變，都會改變這個世界。

追求更高的效能

以太坊的賬戶模型很容易的實現了超級電腦模型。然而，效能一直是一道難以逾越的坎。在效能方面，utxo天然的可以並行運行，而基於世界狀態的以太坊難以擴充。Gavin Wood當然是認識到這一點的，但要去改變，很難。那到不如用帶有函數式編程特點的rust 去重寫以太坊，也算是一種折中方案。

比原鏈的思考

馬克思哲學的否定之否定規律，事物的發展變化是螺旋式上升的。在區塊鏈領域也是適合的，前進一步，也需要後退半步。基於UTXO模型去實現堆棧式虛擬機器， 那還是會失去靈活性，用UTXO去結合以太坊EVM, 難度極大，也是不太實用的，這好比用haskell語言，去實現cpp風格的物件導向編程, 看不到有什麼實際的意義。世界上沒有銀彈，比原鏈必須捨棄部分，妥協部分才能更好地適應情境。

我們在採用了比特幣UTXO的易於並行運算的模型前提下，還做了針對性的改進，加了個資產號欄位，使不同的資產可以在同一筆交易中處理轉換，只要滿足總輸入等於總輸出就可以。

但為了資料易於管理，易於編程， 我們引入以太坊的世界狀態的概念，每一種資產都維持一個全域世界狀態，該全域世界狀態具有快速可尋找，不可更改，簡單易提供證明的特性。它的具體實現會參考以太坊的PAT樹（一種擴充的基數樹），比特幣的merkle樹，以及cosmos的IAVL樹（一種不可更改的平衡二叉樹）。每一種資產的所有outputs在一個全域的UTXO資料庫中會有一個索引計數（每一個output的計數不能超過1，保持並行計算時，一個output最多能被一個BVM執行個體所使用，確保了資料一致性）。BVM是比原鏈實現的智能合約虛擬機器模型， 每一筆交易的的執行，都會執行個體化一個BVM執行個體，只有在BVM執行個體中，各資產的世界狀態才能在保持有效性，一致性的前提下更新狀態。BVM可以並行創造多個”合約沙箱”執行個體, 在沙箱中合約的運行不受外界影響。

比原鏈創造的初衷是解決數字資產登記流轉的問題， 對於公有鏈項目，保持簡潔，保持高效，保持專註，就是保障安全， 新的擴充型UTXO模型正是基於這種情境實現的融合和改進。