在阅读一份代码量巨大的代码前，先了解它提供那些功能，解决什么问题，也就是理解它的“需求”，对理解代码的有如神助。

    比特币代码github上面有，可以自行下载，编译。在比特币代码目录的doc目录下有各种操作的编译方法build_xxx.md，编译出的程序有：

bitcoind: 比特币核心，全节点功能。在启动时可以通过添加-regtest 参数来启动本地测试网络，这样就不会去连比特币网络，免去下载大量数据。

bitcoin-cli:在命令行输入参数，通过rpc方式链接bitcoind，可以通过bitcoin-cli help查看各种rpc命令。

bitcoin-qt:在图形操作系统下会编译出来，包含bitcoind和bitcoin-cli的功能和图形界面。

    下面先介绍一些基本结构和概念。

UTXO模型

    思考题，如何设计一个去中心的货币系统？最基本功能是记录谁谁的余额和转账，最直观的想法是账号模型，一条记录是账号、密码、余额等信息。但比特币使用的是一种UTXO模型。UTXO的意思是Unspent Transaction Output（在比特币代码里Tx代表Transaction），字面意思是未花费输出。在代码transaction.h中可以找到class CTxOut关于输出的定义，它包含了 CAmount nValue和CScript scriptPubKey两个字段，分别表示数量和锁定脚本，谁拥有这个解锁这个脚本的正确签名，就表示谁拥有这个输出，通过构建一个transaction把它花费掉。为了方便理解，我们可以把一个UTXO理解为一个特殊的硬币，它有币额和锁定它的锁。想想如果我们有办法破解比特币的锁，是不是就可以拥有了所有的比特币，一夜暴富，哈哈，想想就兴奋。

Transaction

    关于transaction的简化类图，留下必要的字段。代码见transaction.h。

transaction类图

CTransaction是一个交易的基本结构，它包含输入输出两个字段。我们在创建一笔交易时，先要找出我们可以解锁的币，一个以上，然后再创建一个以上的输出。

CTxIn字段COutPoint prevout指向我们的未花费的输出（币）。COutPoint的uint256 hash指的是这个币来自那个交易的hash，uint32_t n是这个交易vout数组的index。这两个字段就可以表明我们这个输入是来自哪个交易的哪个输出。这里我们仔细想一下，交易的输入输出是串联起来，本次交易的输入是来自上一个（或多个）交易的输出，本次交易的输出可以作为下次交易的输入。CScript scriptSig就是解锁签名。大家（网络上的其他节点）可以通过这个脚本验证花费者拥有对应的私钥。

关于手续费，手续费是通过vout减去vin的差额来隐式表示，而不是显示写在vout里。

这是UTXO模型的好处，所有币都可以溯源。

可能有同学已经想到，一开始都没有交易，那何来输入呢。下面就介绍coinbase交易。

Coinbase交易

比特币是一个分布账簿，那就需要有人来挖矿，维护账簿数据。为了奖励矿工，矿工可以在块里的第一条交易写上coinbase交易，这个交易没有有效的输入，只有输出。输出值等于手续费加上块补贴GetBlockSubsidy。块补贴初始值50个比特币，然后每210000个块后减半（大约是4年）。

Block

前面介绍了transaction，交易的记录。为了把交易记录的到所有人承认，达成共识，那需要把交易写进区块里。block的数据结构图，代码见block.h

block的类图

block的数据分为CBlockHeader和CBlock，CBlock继承CBlockHeader。分成区块头、区块体两部分的好处是，可以先同步区块头，区块头数据小，一次可以发送2000个（static const unsigned int MAX_HEADERS_RESULTS = 2000;）。

hashPrevBlock指的是前一个块的hash，通过这个字段，block就能串成链，就成了blockchain。其中第一个块叫做创世块GenesisBlock，创世块是写在代码里面，有函数CreateGenesisBlock创建，它的hashPrevBlock是NullHash。

hashMerkleRoot默克尔树根，它是根据CBlock部分vtx交易两两hash后再两两hash，直到只剩一个时算到。通过merkle树把大量的交易信息摘要压缩成一个hash值。可以作为校验vtx的数据是否和这个区块头相匹配。后面再详细说。

nTime区块时间。

nBits难度目标值。

nNonce随机值，挖矿时可以修改该值使block的hash满足对应的工作量条件。

CTransactionRef是typedef std::shared_ptr<const CTransaction> CTransactionRef;

先这样，提几个问题，基于现在介绍的数据结构下比特币需要解决的问题有：

1、本地节点创建交易时，需要根据自己的私钥找到属于自己的币（输入），那需要一个管理模块来管理。

2、接收到其它节点的交易时，为了可以验证它的输入是否有效，是否被花费，解锁脚本是否正确，那可能需要个输出（币）的管理器。

我的比特币地址：1Nt5fMXqy5SFrFUAc3YQsFfeVEYb1hxeWK