Englischer Originaltext: https://www.nervos.org/knowledge-base/utxo_model_explained

Das UTXO-Modell (Unspent Transaction Output) spielt eine entscheidende Rolle bei Bitcoin und anderen UTXO-basierten Kryptowährungen. Es verfolgt Änderungen im Token-Besitz genau und unterstützt die Sicherheit und Integrität des Blockchain-Netzwerks.

Wie funktionieren Transaktionen im UTXO-Modell?

In einer UTXO-basierten Blockchain wird der Status des Hauptbuchs durch eine Reihe von UTXOs dargestellt, bei denen es sich um unteilbare Einheiten der Kryptowährung handelt, die für zukünftige Transaktionen ausgegeben werden können. Jedes UTXO ist mit dem öffentlichen Schlüssel eines bestimmten Eigentümers verknüpft, und diese UTXOs können nur ausgegeben werden, indem eine gültige Signatur bereitgestellt wird, die diesem öffentlichen Schlüssel entspricht.

In einer auf dem UTXO-Modell basierenden Blockchain bestehen On-Chain-Transaktionen aus Eingabe- und Ausgabeteilen. Eingaben beziehen sich auf ausgegebene UTXOs, während Ausgaben sich auf nicht ausgegebene „Tokens“ beziehen. Eine Transaktion verbraucht ein oder mehrere vorhandene UTXOs als Eingabe und generiert ein neues UTXO als Ausgabe. Das neue UTXO wird der Sammlung anderer UTXOs hinzugefügt. Dieser Prozess gewährleistet die Werterhaltung innerhalb des Systems.

Das UTXO-Modell ist entscheidend für die Aufrechterhaltung der Sicherheit und Integrität von Blockchain-Netzwerken. Dieses Modell verhindert effektiv Double-Spend-Angriffe, indem es sicherstellt, dass jedes UTXO nur einmal ausgegeben werden kann. Knoten im Netzwerk verwalten eine UTXO-Sammlung und überprüfen Transaktionen, indem sie prüfen, ob das referenzierte UTXO vorhanden ist und ob es zuvor ausgegeben wurde. Wenn die Transaktion gültig ist, fügen die Knoten sie ihrem Mempool hinzu. Der Mempool ist ein Pool unbestätigter Transaktionen, die darauf warten, in Blöcke aufgenommen zu werden.

Wenn neue Blöcke abgebaut und der Blockchain hinzugefügt werden, aktualisieren Knoten die von ihnen verwaltete Sammlung von UTXOs, indem sie ausgegebene Eingaben entfernen und neu erstellte UTXOs hinzufügen. Im Falle einer Blockchain-Reorganisation müssen Knoten auch ihre UTXO-Sammlungen aktualisieren, um die durch die neue Kette verursachten Änderungen widerzuspiegeln.

Vergleich mit anderen Modellen

Obwohl das UTXO-Modell in Kryptowährungen wie Bitcoin und Litecoin weit verbreitet ist, gibt es auch andere Transaktionsmodelle auf dem Markt. Beispielsweise verwendet Ethereum ein Kontomodell, das eher wie ein traditionelles Bankkonto funktioniert. Im Kontomodell wird der Status des Hauptbuchs durch den Kontostand und nicht durch UTXO dargestellt. Nach der Transaktion werden die Kontostände des Senders und des Empfängers direkt aktualisiert und es wird keine neue Ausgabe erstellt.

UTXO- und Kontomodelle haben jeweils Vor- und Nachteile. Das UTXO-Modell bietet mehr Privatsphäre und Skalierbarkeit, während das Kontomodell mehr Einfachheit und Benutzerfreundlichkeit bietet. Die Wahl des Transaktionsmodells hängt von den individuellen Bedürfnissen und Zielen des Blockchain-Projekts ab.

Vor- und Nachteile des UTXO-Modells

Wie bereits erwähnt, gehören zu den Vorteilen des UTXO-Modells eine größere Skalierbarkeit und ein besserer Datenschutz im Vergleich zum Kontomodell.

Insbesondere sind UTXO-basierte Blockchains besser skalierbar, da sie Transaktionen parallel verarbeiten können, d. h. Miner können jede Transaktion unabhängig überprüfen und verschiedene Transaktionen gleichzeitig verarbeiten. Dies steht im Gegensatz zu kontobasierten Blockchains, die Transaktionen nur linear, sequentiell oder nacheinander verarbeiten können, was bei hoher Benutzernachfrage häufig zu Netzwerküberlastungen führt.

Im Hinblick auf den Datenschutz ist das UTXO-Modell dem Kontomodell überlegen, da es das Konzept der On-Chain-Identität abstrahiert. Insbesondere werden Benutzer in einer UTXO-basierten Blockchain dazu ermutigt, für jede Transaktion, die sie senden oder empfangen, eine neue Adresse zu erstellen, wodurch es für Dritte schwieriger wird, die Transaktion mit der Identität des Benutzers zu verknüpfen. In einer kontobasierten Blockchain verwenden Benutzer normalerweise eine öffentliche Adresse oder ein öffentliches Konto, um alle ihre Transaktionen abzuwickeln, wodurch es einfacher wird, ihre On-Chain-Konten mit ihrer realen Identität zu verknüpfen.

Der offensichtlichste Mangel des UTXO-Modells ist die mangelnde Programmierbarkeit oder Unterstützung für intelligente Verträge. Allerdings unterstützt das von Bitcoin verwendete Standard-UTXO-Modell nur einfache Kryptowährungstransaktionen und kann nicht zum Aufbau dezentraler Anwendungen verwendet werden. Es gibt jedoch auch einige Blockchain-Projekte wie Nervos CKB und Cardano, die ihre eigenen allgemeinen Versionen von UTXO-Modellen implementiert haben – das Cell-Modell und das EUTXO-Modell (Extended UTXO), die mit kontobasierten Blockchains identisch sind, und noch mehr flexibel und programmierbar. #CKB #Nervos