比原链设计思考: 扩展性UTXO模型

用户模型是比原链在最初就需要确定的重要数据结构，团队的选择还是聚焦在两种典型的模型系统中，Account模型和UTXO模型，和其他大多数区块链设计一样，选择了模型就决定了协议层的重要实现，两种模型各有利弊，不同区块链针对想聚焦的场景自身会有判断。

UTXO 的起源（来自高明的中本聪）

中本聪对比特币的设计，让整个世界进入了数字货币时代。比特币起源于中本聪，UTXO出自比特币。自然，UTXO来自高明的中本聪。UTXO的优点：

在版本控制方面的考虑，svn 是中心化的数据库保持一份账本，这和区块链的设计自然是相违背的，git 是去中心化的数据库，但会保存太多冗余数据，对于分布式性能肯定是要大打折扣。UTXO数据库是抛弃了历史包袱的git，只存储了最后一个版本。简易实用。

UTXO 具有天然的匿名效果，一个账户所对应的未花费交易是难以发现的，如门罗币就是采用混币的方式实现隐私的。
在性能方面，由于UTXO是独立的数据记录，那么就存在极大的并行性可以提升区块链交易验证速度。

设计的易实现性 — 以太坊弃UTXO用账户模型

以太坊黄皮书的设计者Gavin Wood 对UTXO的理解，十分深刻，既然UTXO有这么多的优点，他为什么弃用UTXO了？这时你应该提出个问题，以太坊的最大亮点是什么？你肯定会回答：智能合约。正是因为智能合约的考虑，Gavin Wood要基于UTXO去实现图灵完备的智能合约（功能多样性的超级电脑）是困难的。而账户模型是天然的面向对象的，对每一笔交易，都会在相对应账户上进行记录(nonce++)。为了易于管理账户，而引入了世界状态，每一笔交易都会改变这个世界状态。这和现实世界是相对应的，每一个微小的改变，都会改变这个世界。

追求更高的性能

以太坊的账户模型很容易的实现了超级电脑模型。然而，性能一直是一道难以逾越的坎。在性能方面，utxo天然的可以并行运行，而基于世界状态的以太坊难以扩展。Gavin Wood当然是认识到这一点的，但要去改变，很难。那到不如用带有函数式编程特点的rust 去重写以太坊，也算是一种折中方案。

比原链的思考

马克思哲学的否定之否定规律，事物的发展变化是螺旋式上升的。在区块链领域也是适合的，前进一步，也需要后退半步。基于UTXO模型去实现堆栈式虚拟机，那还是会失去灵活性，用UTXO去结合以太坊EVM, 难度极大，也是不太实用的，这好比用haskell语言，去实现cpp风格的面向对象编程, 看不到有什么实际的意义。世界上没有银弹，比原链必须舍弃部分，妥协部分才能更好地适应场景。

我们在采用了比特币UTXO的易于并行运算的模型前提下，还做了针对性的改进，加了个资产号字段，使不同的资产可以在同一笔交易中处理转换，只要满足总输入等于总输出就可以。

但为了数据易于管理，易于编程，我们引入以太坊的世界状态的概念，每一种资产都维持一个全局世界状态，该全局世界状态具有快速可查找，不可更改，简单易提供证明的特性。它的具体实现会参考以太坊的PAT树（一种扩展的基数树），比特币的merkle树，以及cosmos的IAVL树（一种不可更改的平衡二叉树）。每一种资产的所有outputs在一个全局的UTXO数据库中会有一个索引计数（每一个output的计数不能超过1，保持并行计算时，一个output最多能被一个BVM实例所使用，确保了数据一致性）。BVM是比原链实现的智能合约虚拟机模型，每一笔交易的的执行，都会实例化一个BVM实例，只有在BVM实例中，各资产的世界状态才能在保持有效性，一致性的前提下更新状态。BVM可以并行创造多个”合约沙盒”实例, 在沙盒中合约的运行不受外界影响。

比原链创造的初衷是解决数字资产登记流转的问题，对于公有链项目，保持简洁，保持高效，保持专注，就是保障安全，新的扩展型UTXO模型正是基于这种场景实现的融合和改进。