Модель UTXO в блокчейне: принципы работы, преимущества и ограничения
Что такое UTXO?
Аббревиатура UTXO интерпретируется как Unspent Transaction Output, что дословно означает "неизрасходованный выход транзакций". Коротко говоря, UTXO представляет собой модель учета транзакций и адресов в блокчейн-сетях, позволяющую отслеживать движение цифровых или криптоактивов.
UTXO определяет количество криптовалюты, доступное к расходованию на конкретном адресе кошелька. В одном и том же кошельке может храниться несколько UTXO, а сумма всех неизрасходованных выходов транзакций будет соответствовать балансу кошелька.
Каждый UTXO содержит в себе следующий набор данных:
- Количество криптовалюты (остаток);
- Публичный адрес, на который поступил UTXO;
- Tx ID — уникальный идентификатор транзакции;
- Цифровую подпись владельца, подтверждающую право собственности на биткоины. Подпись генерируется при помощи приватного ключа от кошелька.
Первой реализацией модели учета UTXO стал блокчейн биткоина. Идея UTXO заключалась в том, чтобы создать единицы цифровых денег, которые можно было бы копить и тратить.
Помимо биткоина, модель учета UTXO используется и в других блокчейнах:
- Bitcoin Cash;
- Litecoin;
- Dogecoin;
- Zcash. В этой сети используются так называемые защищенные UTXO, которые не раскрывают адреса отправителей и получателей.
Также в блокчейне Cardano используется расширенная модель EUTXO (Extended UTXO), которая поддерживает смарт-контракты и другие программные функции.
Как работает UTXO?
В отличие от традиционных моделей учета типа Accounts* с механизмом отслеживания балансов счетов, используемых в банковских системах и на которых основаны более поздние блокчейны вроде Ethereum, BNB Chain и Solana, UTXO работает с отдельными монетами (цифровыми активами) как с физическими объектами.
* Accounts (account-based model) — это модель учета транзакций, при которой каждому адресу или счету в системе соответствует определенный баланс. При совершении транзакции система проверяет достаточность средств на счете отправителя, после чего уменьшает его баланс и увеличивает баланс получателя. В отличие от модели UTXO, account-based model не оперирует отдельными неизрасходованными выходами, а хранит текущее состояние счетов, что упрощает реализацию смарт-контрактов, но снижает сходство с физическими наличными деньгами.
В UTXO каждая транзакция имеет вход и выход. Вход представляет собой количество криптовалюты, поступившей на кошелек получателя, или, другими словами, ссылку на выход предыдущей транзакции. Выходом является новое место назначения для монет, то есть адрес получателя.
Рассмотрим работу модели UTXO на бытовом примере. Предположим, что Анна получила от двух разных людей биткоины: 3 BTC от Ивана и 2 BTC от Ольги. В блокчейне это зафиксировано как два отдельных неизрасходованных выхода транзакций (UTXO), привязанных к адресу Анны. Хотя кошелек Анны показывает общий баланс 5 BTC, на самом деле он состоит из двух отдельных "монет".
Позже Анна решает отправить Сергею 4 BTC. Для этого она создает транзакцию, в которой использует оба UTXO — на 3 и 2 BTC. Эти выходы тратятся целиком. В новой транзакции создаются два выхода: один на 4 BTC отправляется Сергею, а второй на 1 BTC возвращается Анне в виде сдачи на принадлежащий ей адрес. В результате прежние UTXO Анны перестают существовать, а вместо них появляются новые: один у Сергея и один у Анны. Именно так в модели UTXO происходит движение биткоинов — не через изменение балансов, а через уничтожение старых и создание новых выходов транзакций.
Чтобы было проще понять принцип работы UTXO, достаточно провести аналогию с наличными деньгами. Как и с купюрами, биткоины нельзя "разделить" и потратить частично. Когда покупатель приобретает товар за $20 и передает продавцу банкноту номиналом $100, то получает $80 обратно в виде сдачи. По такому же принципу работает блокчейн биткоина.
Примечание: в продвинутых биткоин-кошельках, таких как Electrum, возможно настраивать UTXO и использовать отдельные адреса для сдачи. Такой подход позволяет усложнить отслеживание средств, тем самым повышая конфиденциальность BTC-транзакций.
Преимущества и недостатки UTXO
Для расходования UTXO необходимо использовать цифровую подпись, которая связана с открытым ключом или адресом в блокчейне биткоина. Данный подход защищает от двойного расходования средств — ситуацию, при которой одни и те же монеты были потрачены дважды.
В блокчейне биткоина каждый UTXO возможно потратить лишь единожды. Как только выход транзакции был израсходован, UTXO сразу становится недействительным, что предотвращает его повторную трату.
Кроме этого, UTXO обеспечивает прозрачность платежной сети. Все биткоин-транзакции являются публичными и могут быть проверены всеми участниками сети при помощи блокчейн-обозревателей, таких как Blockchair или OKLink. Любой пользователь может отследить:
- Сколько биткоинов поступило на конкретный адрес кошелька;
- Сколько было потрачено;
- Какое количество монет осталось неизрасходованным, то есть находится на балансе кошелька.
Модель учета UTXO также гарантирует, что все транзакции в сети биткоина будут подтверждены децентрализованной группой майнеров, а подделать или изменить историю переводов будет практически невозможно. Подобный сценарий возможен только в случае проведения атаки 51%, которая требует огромного количества ресурсов из-за большой рыночной капитализации биткоина.
Однако у модели учета UTXO существуют и свои недостатки. Одним из них является накопление так называемой "пыли". В блокчейне биткоина существует даже отдельная разновидность атак пылью, при которой злоумышленники отправляют на адреса жертвы небольшое количество сатоши (минимальных единиц биткоина), тем самым помечая их.
Накопленную "пыль" нельзя потратить в кошельке, так как они меньше минимальной суммы транзакции. Таким образом, пыль будет смешиваться с другими UTXO, что ставит под угрозу конфиденциальность атакованного пользователя.
Это дает возможность злоумышленникам в дальнейшем отслеживать маршрут биткоинов от атакованного адреса. Пылевые атаки не позволяют украсть криптовалюту напрямую у жертв, однако закладывают основу для последующих атак.
Помимо этого, UTXO создает проблемы, связанные с хранением данных. Дело в том, что данные UTXO не удаляются и продолжают накапливаться в блокчейне. Хотя это обеспечивает полную прозрачность и возможность отслеживать все транзакции в блокчейне, его размер со временем продолжает только увеличиваться. По данным обозревателя блоков Blockchair на январь 2026 года, только одна копия блокчейна Bitcoin, которую хранит каждый майнер и полный узел, занимает более 700 Гб памяти. А всего таких узлов насчитывается более 70 000.
Еще одной проблемой UTXO является масштабируемость. Модель UTXO создает ряд ограничений для проведения сложных транзакций (например, с использованием скриптов) и внедрения различных типов данных. Это накладывает ограничения и на децентрализованные приложения, которые обрабатывают большой массив данных.
Наконец, UTXO влияет на размер комиссии. При отправке транзакции в блокчейне биткоина каждый UTXO необходимо подписывать отдельно. Соответственно, чем больше непотраченных выходов будет у транзакции, тем больше составит сумма комиссии. Однако блокчейн биткоина позволяет создавать множество выходов. Другими словами, пользователь может отправить биткоины одной транзакцией сразу на несколько адресов и сэкономить средства таким образом.