在比特币网络中，Coinbase 交易是每个区块中的第一笔交易，由矿工在构建候选区块时创建，用于在成功挖出区块后领取区块奖励（包括区块补贴和交易手续费）。这是一种特殊类型的交易，仅包含一个空白输入，其输出则是新比特币的唯一来源。本文将深入探讨 Coinbase 交易的结构、技术要求、实际案例及其在区块链中的特殊规则。
Coinbase 交易的核心特征
Coinbase 交易与普通交易具有相似的基本结构，但需满足以下特殊要求：
- 必须是区块中的首笔交易。
只能包含一个输入：
- 交易ID（TXID）必须全为零。
- 输出索引（VOUT）必须设置为最大值。
- 根据 BIP 34，脚本签名（ScriptSig）开头必须包含当前区块的高度。
- 根据 BIP 141，若区块包含隔离见证（SegWit）交易，见证字段必须包含32字节的保留值。
可包含多个输出：
- 输出总额不得超过区块奖励（区块补贴 + 交易手续费）的总和。
- 根据 BIP 141，若区块包含隔离见证交易，其中一个输出必须包含wTXID承诺。
简而言之，Coinbase 交易通过空白输入创建新比特币，并将奖励锁定至新输出。矿工可在 ScriptSig 字段中自定义数据（如矿工标识或消息），且可将奖励分配至多个地址。例如，区块 829,513 的 Coinbase 交易 将奖励分成了17个输出。
实际案例解析
1. 基础型 Coinbase 交易
区块高度：0 至 227,835
以区块 150,007 的 Coinbase 交易为例：
- TXID 全为零，VOUT 为最大值
0xffffffff。 - ScriptSig 包含随机数据（可能用于扩展随机数 ExtraNonce）。
单笔输出金额为 5000350000 聪：
- 区块补贴：5000000000 聪（50 BTC）
- 手续费：350000 聪（来自区块内其他10笔交易）
- 使用 P2PK 脚本锁定输出。
2. 含区块高度的 Coinbase 交易
区块高度：227,836+（BIP 34）
以区块 400,021 为例：
- ScriptSig 开头包含区块高度（小端字节序），后接矿工标识 "/BTCC/" 和随机数据。
单笔输出金额为 2501166059 聪：
- 区块补贴：2500000000 聪（25 BTC）
- 手续费：1166059 聪（来自45笔交易）
- 使用 P2PKH 脚本锁定输出。
引入区块高度可防止重复 TXID 问题。
3. 隔离见证型 Coinbase 交易
区块高度：481,824+（BIP 141）
以区块 538,403 为例：
- ScriptSig 包含高度、矿工标识 "Mined by AntPool79F" 和随机数据。
- 见证字段包含32字节保留值（全零）。
两笔输出：
- 第一笔：奖励 1250006517 聪（12.5 BTC + 6517 聪手续费）
- 第二笔：wTXID 承诺（通过见证根哈希与保留值计算得出），使用 OP_RETURN 脚本标记为不可花费。
此举确保了 SegWit 交易数据被可靠提交至区块。
Coinbase 成熟度规则
Coinbase 交易的输出必须等待 100 个区块确认后才能花费。此规则旨在防止因区块链重组导致交易失效：若矿工立即花费奖励，而该区块因重组被移除，其所有子交易将永久失效。100 区块的等待期确保了交易不可逆转性（典型重组仅1-2区块）。成熟度规则在共识代码中明确设定，主要防范常规重组风险，而非51%攻击。
示例：
区块 400,000 的 Coinbase 输出在区块 400,101 中被首次花费。
注意事项
- 错误构建 Coinbase 交易可能导致永久损失：例如，区块 526,591 的矿工仅领取了6.25 BTC（应为12.5 BTC），损失了6.25 BTC。矿工需确保输出总额覆盖全部奖励与手续费。
常见问题
Coinbase 交易与普通交易有何区别？
Coinbase 交易无输入来源，TXID 固定为零，用于创建新比特币；普通交易则需引用已有输出并验证签名。
为何需要 Coinbase 成熟期？
防止区块链重组导致交易链失效。100 区块确认后，交易几乎不可能被逆转，保障了网络稳定性。
矿工能否将奖励发送至多个地址？
可以。Coinbase 交易支持多输出，矿工可按需分配奖励至不同地址，例如支付矿池分成或自定义分配。
SegWit 如何影响 Coinbase 交易？
BIP 141 要求包含见证保留值和 wTXID 承诺，确保 SegWit 交易数据被嵌入区块，提升扩展性与安全性。
若矿工未领取全部奖励会怎样？
未领取的比特币将永久消失，因为 Coinbase 交易是唯一生成新比特币的途径，且无法被后续交易引用。
Coinbase 交易作为比特币发行的核心机制，融合了密码学要求与共识规则，体现了去中心化网络的经济激励设计。正确理解其运作原理，有助于深入掌握比特币系统的底层逻辑。