最近在和同事交流我们中对UTXO和签名的处理，有些心得，写下此博文。对比特币有点基本概念的都知道，比特币是通过ECDSA数字签名来解锁UTXO中的未花费余额。
关于UTXO我不需要做太多介绍，毕竟介绍这个概念的文章已经很多了。我主要是谈谈已经有UTXO了，该怎么花掉。
交易的结构
我们先来看看在比特币中，一个交易的结构是什么样的？
Version int32
TxIn []</span>*<span style="color: #000000;">TxIn
TxOut []</span>*<span style="color: #000000;">TxOut
LockTime uint32
}
type TxOut
<span style="color: #0000ff;">struct<span style="color: #000000;"> {Value int64
PkScript []</span><span style="color: #0000ff;">byte</span><span style="color: #000000;">}
type TxIn <span style="color: #0000ff;">struct<span style="color: #000000;"> {
PreviousOutPoint OutPoint
SignatureScript []</span><span style="color: #0000ff;">byte</span><span style="color: #000000;">
Sequence uint32}
type OutPoint <span style="color: #0000ff;">struct<span style="color: #000000;"> {
Hash chainhash.Hash
Index uint32}
我们可以看到，一个交易（MsgTx）是由多个Input和多个Output组成的，而在Input中是由指向UTXO的OutPoint，解锁脚本SignatureScript和序列Sequence组成。
UTXO我们可以认为是一个KeyValue的大表，在该表中，交易的Hash和该交易中Output所在的位置索引Index就构成了UTXO的Key，而Value就是比特币Amount、锁定脚本等信息，所以在UTXO数据库中，我们通过OutPoint能够很快的找到对应的Amount和锁定脚本。
在比特币中，要做一笔交易分为三个步骤：
- 构建原始交易RawTransaction，该交易包含了输入指向的OutPoint，也包含了完整的Output，但是没有签名，也就是没有设置SignatureScript的内容。
- 用私钥对签名构建的RawTransaction进行签名，并将签名构建成完整的解锁脚本，填入对应的Input的SignatureScript字段中。
- 将签名后的Transaction发送到P2P网络中。
构建原始交易RawTransaction
现在假设我有一个地址mx3KrUjRzzqYTcsyyvWBiHBncLrrTPXnkV（这是一个测试网地址），该地址收到了两笔转账，一笔0.4BTC（），另一笔1.1BTC（），这两笔收入都是在其交易Output的第二条，也就是Index=1（Index从0开始算）。现在我们想要做一笔1.2BTC的转账，然后给一定的手续费后，找零到原地址，所以我们会构建一笔交易，该交易有2Input和2Output。
以下是我用Go基于btcd写的示例代码，这里我们就构建好了一个RawTransaction。
<span style="color: #000000;">
tx :=<span style="color: #000000;"> wire.NewMsgTx(wire.TxVersion)
<span style="color: #008000;">//<span style="color: #008000; text-decoration: underline;">https://testnet.blockchain.info/tx-index/239152566/1<span style="color: #008000;"> 0.4BTC
<span style="color: #000000;">
utxoHash,_ := chainhash.NewHashFromStr(<span style="color: #800000;">"<span style="color: #800000;">1dda832890f85288fec616ef1f4113c0c86b7bf36b560ea244fd8a6ed12ada52<span style="color: #800000;">"<span style="color: #000000;">)
point := wire.OutPoint{Hash: *utxoHash,Index: <span style="color: #800080;">1<span style="color: #000000;">}
<span style="color: #008000;">//<span style="color: #008000;">构建第一个Input，指向一个0.4BTC的UTXO，第二个参数是解锁脚本，现在是nil
<span style="color: #000000;">
tx.AddTxIn(wire.NewTxIn(&<span style="color: #000000;">point,nil,nil))
<span style="color: #008000;">//<span style="color: #008000; text-decoration: underline;">https://testnet.blockchain.info/tx-index/239157459/1<span style="color: #008000;"> 1.1BTC
<span style="color: #000000;">
utxoHash2,_ := chainhash.NewHashFromStr(<span style="color: #800000;">"<span style="color: #800000;">24f284aed2b9dbc19f0d435b1fe1ee3b3ddc763f28ca28bad798d22b6bea0c66<span style="color: #800000;">"<span style="color: #000000;">)
point2 := wire.OutPoint{Hash: *utxoHash2,Index: <span style="color: #800080;">1<span style="color: #000000;">}
<span style="color: #008000;">//<span style="color: #008000;">构建第二个Input，指向一个1.1BTC的UTXO，第二个参数是解锁脚本，现在是nil
<span style="color: #000000;">
tx.AddTxIn(wire.NewTxIn(&<span style="color: #000000;">point2,nil))
<span style="color: #008000;">//<span style="color: #008000;">找零的地址（这里是16进制形式，变成Base58格式就是mx3KrUjRzzqYTcsyyvWBiHBncLrrTPXnkV）
<span style="color: #000000;">
pubKeyHash,_ := hex.DecodeString(<span style="color: #800000;">"<span style="color: #800000;">b5407cec767317d41442aab35bad2712626e17ca<span style="color: #800000;">"<span style="color: #000000;">)
<span style="color: #0000ff;">lock,_ :=<span style="color: #000000;"> txscript.NewScriptBuilder().AddOp(txscript.OP_DUP).AddOp(txscript.OP_HASH160).
AddData(pubKeyHash).AddOp(txscript.OP_EQUALVERIFY).AddOp(txscript.OP_CHECKSIG).
Script()
<span style="color: #008000;">//<span style="color: #008000;">构建第一个Output，是找零0.2991024 BTC
<span style="color: #000000;">
tx.AddTxOut(wire.NewTxOut(<span style="color: #800080;">29910240,<span style="color: #0000ff;">lock<span style="color: #000000;">))
<span style="color: #008000;">//<span style="color: #008000;">支付给了某个地址，仍然是16进制形式，Base58形式是：mxqnGTekzKqnMqNFHKYi8FhV99WcvQGhfH。
<span style="color: #000000;">
pubKeyHash2,_ := hex.DecodeString(<span style="color: #800000;">"<span style="color: #800000;">be09abcbfda1f2c26899f062979ab0708731235a<span style="color: #800000;">"<span style="color: #000000;">)
lock2,_ :=<span style="color: #000000;"> txscript.NewScriptBuilder().AddOp(txscript.OP_DUP).AddOp(txscript.OP_HASH160).
AddData(pubKeyHash2).AddOp(txscript.OP_EQUALVERIFY).AddOp(txscript.OP_CHECKSIG).
Script()
<span style="color: #008000;">//<span style="color: #008000;">构建第二个Output，支付1.2 BTC出去
<span style="color: #000000;">
tx.AddTxOut(wire.NewTxOut(<span style="color: #800080;">120000000<span style="color: #000000;">,lock2))
<span style="color: #0000ff;">return<span style="color: #000000;"> tx
}
交易的签名过程
现在我们知道私钥，需要对该交易进行签名，因为有2个Input，所以我们要签名2次，每个签名的原理是一样的，我就以第一个Input为例来说明吧。
在比特币中，对一笔交易的签名流程是这样的：
1.查找该笔交易对应的UTXO
2.获得该UTXO对应的锁定脚本
3.复制该交易对象，并在复制副本中将该Input的解锁脚本字段的值设置为对应的锁定脚本
4.清除其他Input的解锁脚本字段
5.对这个改造后的交易对象计算Hash
6.使用私钥对Hash进行签名。
用表格的形式可以更容易表达：
这是原始未签名的交易RawTransaction，主要是第二列和第三列：