比特币源码研读--交易细节

比特币源码研读--交易细节

0x00 读码即挖矿

前两天看到群里还有人在讨论ETH和EOS的DAPP开发，看来区块链的落地还是一线希望，大家可以继续给自己的信仰充值。充值方式众多，比如加仓，Fomo，或是写DAPP，读代码。那我继续前两次的操作，继续阅读BTC的代码，版本0.8.2。上次粗读了一番交易的流程，大概的来龙去脉也略知一二，这次就按照关键的执行函数来扣一下具体的细节。

0x01 函数CreateTransaction

函数原型如下：

我们先看一下该函数的具体引用，出现在rpcwallet.cpp中，具体的用途就是RPC调用，进行转账交易。

现在来看CreateTransaction函数的返回值和参数：

返回值：如果创建成功返回true，否则false
参数：
1，const vector<pair<CScript, int64> >& vecSend：目标地址和金额，数组，支持批量转账
2，CWalletTx& wtxNew：生成的钱包关联交易详情
3，int64& nFeeRet：gas费用
4，std::string& strFailReason：失败原因

整个代码的模块是一个loop，通过找到符合条件的utxo再break出来，看一看代码的内部实现：

1，判断发送目标地址和金额是否合法，没啥好说的

2，构造交易输出，并丢弃粉尘交易，防止DDOS攻击，这块下文会详细描述

3，构造交易出入，也就是根据规则找到发送方最优的utxo集合，SelectCoins下文详细描述

4，先计算优先级，再根据优先级推导出交易费用，下文详细描述

5，计算找零，并创建新的找零钱包公钥，把找零加入到vOut中

6，签名，并计算交易费用，如果费用不满足条件，再重新进入循环，重复上述流程

7，填充好WalletTX的vIn和vOut后，用vIn的prevout来填充WalletTX的vtxPrev

0x02 粉尘交易Dust

前文我们已经讲过，比特币的交易并不是传统意义上的数字加减运算，它实质是utxo的转移。所以A向B转移1个BTC这个动作，产生的结果是未知的，比如就可以是1个完整的BTC转移，也有可能是1000个0.001个BTC的转移，也有可能是1.05个BTC转移（0.05个找零），当然用户不需要自己去手工配置，代码已经帮我们完成(下文的SelectCoin)，但有时候还是无法避免有dust交易的产生。dust的存在会造成区块链网络上DDOS攻击，攻击者通过发送许多这样小金额的交易，来堵塞整个网络。在比特币的网络中，如果交易费(Fee)用高于1/3的交易价值(Value)，则被视为粉尘交易。 常规的来说，一个P2PKH交易，由于其最小体积时为一个输入，一个输出，总共 '148 + 34 = 182' 字节，而交易手续费是由每个节点配置的minRelayTxFee（比特币中默认为'0.00001BTC/KB'）决定的，故而手续费就是 '182 / 1000 minRelayTxFee'，那么其的3倍即 '546 / 1000 minRelayTxFee'，也即默认为 0.00000546 BTC，在BCH网络上也是一样的。

钱包在准备支付金额的时候有一个既定的规则，就是在众多输入（inputs）中筹备支付金额的时候尽量避免产生小于0.01BTC的金额变动（比如你要支付5.005BTC，钱包尽可能的选择3+2.005或者1+1+3.005，而不是5+0.005）。

Dust代码描述如下：

0x03 交易费用计算Fee

数额越大、币龄（age）越高优先级越高

如果你发送金额太小或者是你的比特币刚开采出来不久，那么你的转账就不再免费之列。每一个交易都会分配一个优先级，这个优先级通过币的新旧程度、交易的字节数和交易的数量。具体来说，对于每一个输入（inputs）来讲，客户端会先将比特币的数量乘以这些币在块中存在的时间（币龄，age），然后将所有的乘积加起来除以此次交易的大小（以字节为单位），计算公式：priority = sum(input_value_in_base_units * input_age)/size_in_bytes，计算结果如果小于0.576，那么该交易就必须支付手续费。如果你确实大量的小额输入，又想免费转出，这时候你可以加一个数额大的、币龄大的比特币金额(多余的找零返回)，就会将平均优先级提高，从而可以免费转出比特币。
代码如下：

在转账的最后客户端会检测本次转账的大小（以字节为单位），大小一般取决于输入和输出的数额大小。
如果该次转账的大小超过10000字节但是优先级符合免费的标准，那么仍然可以享受免费转账，否则需要支付手续费。没1000字节的费用默认是0.0001BTC，但是你也可以在客户端里进行追加，依次打开选项卡“设置>选项>主要”进行手续费的调整。
相关代码如下：

0x04 寻找最佳utxo集合策略SelectCoins

这个函数比较有意思，我们先看下函数实现

先说一说函数的返回值和参数

返回值：成功找到TxIn的集合返回true，否则返回false
nTargetValue:目标金额
setCoinsRet：要返回的TxIn集合
nValueRet：实际金额（有可能包含找零）

AvailabeCoins通过在当前钱包视图中预过滤筛选出COutput的集合，筛选策略主要是判断当前的引用输入是否经过确认等。
下一步再来看看SelectCoinsMinConf这个函数，看到（1，6）,（1，1），（0，1）这样的硬编码顿时就有一种紧张感，还好参数的命名比较直观。这三次相同函数不同参数的函数调用，其实反映了一种选择策略，就是按照交易被区块链确认次数递减来扩大选择范围，转账给自己优先要用通过1次确认的，转给别人要优先用通过6次确认的。这就是为什么我们现在在交易所进行法币场外交易时，交易所作为第三方担保，一般会在交易经过6次甚至更多次确认后才会把法币打给转出方，这样实施双花恶意攻击就会难上加难。

再来说说SelectCoinsMinConf的策略：

1，如果存在某UTXO值正好等于发送金额nValue（已包含手续费nFee），则将该UTXO加入目标交易集并返回成功
2，找出账户中UTXO值小于发送金额nValue的UTXO集vValue，并将vValue中所有UTXO值求和为nTotalLower，并找出所有UTXO值大于nValue的最小值nLowestLarger，再分两种情况
2.1：nTotalLower小于nValue，如果nLowestLarger存在，则将该值对应的pcoinLowestLarger交易加入目标交易集并返回成功，如果nLowestLarger不存在，则说明“余额”不足，返回失败
2.2：nTotalLower大于nValue，则使用随进逼近法（最多1000次）找出UTXO值的和nBest最接近nValue的集合vfBest，看nBest和nLowestLarger（如果存在）谁更接近nValue，则选择谁为相应的目标UTXO集，并返回成功

代码如下：

      

0x05 总结

从上面分析来看，交易的流程主要就是创建交易输出vOut，以及寻找到交易输入vIn，然后配置上gas，广播到网络节点中去。比特币的交易模块是整个区块链技术体系中比较重要的部分