UTXO 模型及扩展模型

引言

区块链里最绕人的，往往不是数学，而是“账本怎么记”。比特币用 UTXO（像一次性零钱信封），以太坊用 账户＋全局状态；后来的 CKB、Cardano、Qtum、Sui、Fuel 则在不丢掉 UTXO 并行/安全直觉的前提下，给“信封”加上状态、逻辑或调度能力。本文按“先直觉→再对比→最后看演化”的顺序，带你从比特币的 UTXO 出发，理解以太坊账户模型的取舍，再看 CKB 的 Cell（盒）、Cardano 的 EUTXO（纸）、Qtum 的 翻译层（译）、Sui 的 双轨对象（双） 与 Fuel 的 严格访问列表（点）。阅读时只记两个问题：能不能在链上“记状态”？并发靠什么避免冲突？

1. 比特币的 UTXO 模型（信封）

UTXO = Unspent Transaction Output（未花掉的交易输出）
一笔交易消耗若干旧 UTXO（作废），并生成若干新 UTXO（记入账本）。
特点

没有“余额字段”，余额 = 名下所有未花 UTXO之和。

一次性：每个 UTXO 只能被花一次，天然防双花。

钱包通常为找零用新地址（隐私更好，但不是强制；仍可被链上分析关联）。

局限：只会“锁→解锁”，难记中间状态，写复杂合约不便利。

2. 以太坊的账户模型（全局状态机）

账户持有余额与合约存储，可持续更新，合约表达力强。
代价：依赖全局状态与交易顺序，并行性受限，易“状态膨胀”。

3. UTXO 的代表性改进

（1）Nervos CKB：Cell（盒）

把只能存数字的 nValue 一般化为 capacity + data（小盒子）

经济模型：存储付“租金”，抑制状态爆炸。

链下算、链上验：Layer1 只认“结果对不对”，计算可迁到链下/二层。

（2）Cardano：EUTXO（纸）

在 UTXO 上加：
Datum（纸条/状态）——随输出一起保存
Redeemer（解锁参数）——在花费时提交
验证器 Script 用 Datum + Redeemer + 交易上下文 判定能否花费（True / False）。
并行确定性强：不抢同一 UTXO，就能并发执行。

UTXO 图：只有“拆零钱、给谁”——简洁、一次性。
EUTXO 图：在“零钱”上贴规则（脚本），花的时候交参数（Redeemer），所以能写更复杂的条件，但仍保持“不抢同一 UTXO 就能并行”。

每个输出都可以挂脚本当“锁”；以后谁想花它，就要在输入端提供 Redeemer（参数）（还有通常的 Datum/ 纸条=状态，这张图没画出来），脚本会用 Datum + Redeemer + 交易上下文 验证是否允许花费。

疑点：
红色圆点是啥？ Redeemer，花费该 UTXO 时提交的参数。
Datum 哪里？ 通常存放在输出端随 UTXO 一起保存（这张图省略了“Datum/纸条”那一块）。
为什么金额能对上？ 两次交易都满足“输入总额 = 输出总额 + 手续费”的守恒；图里画的是理想化的整分配。

EUTXO = UTXO +（Datum 状态）+（Redeemer 参数）→ 交给 Script 验证，结合交易上下文（时间/输入输出等），返回 True/False 决定能不能花。既能保存状态，又能写逻辑，兼顾了UTXO的并行性和以太坊的可编程性。

Script=锁，Datum=锁旁的便条规则，Redeemer=你交的钥匙/理由，Context=门卫看当天时间/票；最后给你放行/不放行。

（3）Qtum：翻译层（译）

UTXO 验证 + 账户抽象层（AAL） + EVM
交易先按 UTXO 逻辑验证，再被翻译为 EVM 合约调用，桥接 UTXO 并发与合约能力。

（4）Sui：双轨对象（双）

OwnedObject（像 UTXO，单写者）：天然并行；同一版本只能“花”一次。

SharedObject（像账户，多写者）：读写需全局排序。两者可按业务混用。

（5）Fuel：严格访问列表（点）

交易提前声明要访问的合约 / UTXO / 资源，执行前先点名后上车，减少资源争用；
并引入“合约 UTXO”增强表达力。

4. 执行/并发的直觉对比

比特币 / CKB（UTXO / Cell）：本地验证 + 结果上链；只要不争同一 UTXO / Cell，即可并行。

以太坊（账户）：对交易顺序先达成共识，再按顺序执行全局状态机；并行受限。

总结

区块链的关键在于“账本怎么记”：比特币用 UTXO（像一次性零钱信封）换取简单、可并行与防双花；以太坊用账户＋全局状态获得更强合约能力，但并行受限、易状态膨胀。围绕取舍，各链给 UTXO 加“记忆/规则/调度”：CKB 的 Cell 用 capacity+data 泛化存储并“链下算、链上验”，Cardano 的 EUTXO 以 Datum + Redeemer + Script 做确定性验证，Qtum 以 AAL 把 UTXO 交易翻译给 EVM，Sui 以 Owned/Shared 双轨在并行与共享间切换，Fuel 用严格访问列表“先点名后上车”减少争用。归根到底记住两问：能否在链上记状态？并发靠什么避免冲突？
一句口令概括演化路线：信｜盒｜译｜纸｜双｜点（BTC、CKB、Qtum、Cardano、Sui、Fuel），按业务在“并行确定性”与“合约表达力”之间选型即可。