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理解比特币脚本

汪海波Hyper 发布在 技术指南 8 10670

其实我们可以这样看待比特币的交易:『交易的发起者悬赏若干比特币,在网络上贴出了一到数学题,谁解出了这道数学题,悬赏就归谁了』。 顺着这个思路,Alice对Bob的转账可以理解为『Alice把一道只有Bob才能解开的数学题发到网络上,Bob解出题并拿走了悬赏』。那么,每个交易数据中都会出现的『脚本』就是题和解,『脚本语言』就是用来描述题和解的工具。

pic01


『输入脚本』和『输出脚本』

在这里我们先讨论单输入单输出的比特币交易,因为这样描述起来更方便且不影响对『脚本』的理解。
9c50cee8d50e273100987bb12ec46208cb04a1d5b68c9bea84fd4a04854b5eb1 这是一个单输入单输出交易,看下我们要关注的数据:

Hash:

9c50cee8d50e273100987bb12ec46208cb04a1d5b68c9bea84fd4a04854b5eb1

输入交易:

前导输入的Hash:
437b95ae15f87c7a8ab4f51db5d3c877b972ef92f26fbc6d3c4663d1bc750149

输入脚本 scriptSig:
3045022100efe12e2584bbd346bccfe67fd50a54191e4f45f945e3853658284358d9c062ad02200121e00b6297c0874650d00b786971f5b4601e32b3f81afa9f9f8108e93c752201
038b29d4fbbd12619d45c84c83cb4330337ab1b1a3737250f29cec679d7551148a

输出交易:

转账值:
0.05010000 btc

输出脚本 scriptPubKey:
OP_DUP OP_HASH160 be10f0a78f5ac63e8746f7f2e62a5663eed05788 OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG

假设Alice是转账发送者,Bob是接受者。那么『输入交易』表明了Alice要动用的比特币的来源,『输出交易』表明了Alice要转账的数额和转账对象——Bob。那么,你可能要问,数据中的『输入脚本』和『输出脚本』是不是就是题和解?对了一半!

Bitcoin Wiki中提到:

原先发送币的一方,控制脚本运行,以便比特币在下一个交易中使用。想花掉币的另一方必须把以前记录的运行为真的脚本,放到输入区。

换句话说,在一个交易中,『输出脚本』是数学题,『输入脚本』是题解,但不是这道数学题的题解。我开始看Wiki的时候,在这里遇到了一些障碍,没法理解『输入脚本』和『输出脚本』的联系。但是在考虑交易间的关系后,就明白了。

假设有这么一系列交易:
pic02
1. 上图的三个交易都是单输入单输出交易
2. 每个『输入交易』『输出交易』中,都包含对应的『脚本』
3. 交易a,Alice转账给Bob;交易b,Bob转账给Carol;交易c,Carol转账给Dave
4. 当前交易的『输入』都引用前一个交易的『输出』,如交易b的『输入』引用交易a的『输出』

按照之前的说法,交易a中的『输出脚本』就是Alice为Bob出的数学题。那么,Bob想要引用交易a『输出交易』的比特币,就要解开这道数学题。题解是在交易b的『输入脚本』里给出的!Bob解开了这道题,获得了奖金,然后在交易b中为Carol出一道数学题,等待Carol来解…

所以说,下图中相同颜色的『输出』和『输入』才是一对题和解:
pic03


脚本语言
Bitcoin Wiki给出的对脚本的解释:

比特币在交易中使用脚本系统,与FORTH(一种编译语言)一样,脚本是简单的、基于堆栈的、并且从左向右处理,它特意设计成非图灵完整,没有LOOP语句。

要理解比特币脚本,先要了解『堆栈』,这是一个后进先出(Last In First Out )的容器,脚本系统对数据的操作都是通过它完成的。比特币脚本系统中有两个堆栈:主堆栈和副堆栈,一般来说主要使用主堆栈。举几个简单的例子,看下指令是如何对堆栈操作的(完整的指令集在Wiki里可以找到):

  • 常数入栈:把一段常数压入到堆栈中,这个常数成为了栈顶元素

pic04

  • OP_DUP:复制栈顶元素

pic05

  • OP_EQUALVERIFY:检查栈顶两个元素是否相等

pic06


标准交易脚本
也就是P2PKH(Pay To Public Key Hash),我们常用的转账方式。Alice在转账给Bob的时候,『输出交易』中给出了Bob的『钱包地址』(等价于『公钥哈希』);当Bob想要转账给Carol的时候,他要证明自己拥有这个『钱包地址』对应的『私钥』,所以在『输入交易』中给出了自己的『公钥』以及使用『私钥』对交易的签名。看个实例:
* 交易a: 9c50cee8d50e273100987bb12ec46208cb04a1d5b68c9bea84fd4a04854b5eb1
* 交易b: 62fadb313b74854a818de4b4c0dc2e2049282b28ec88091a9497321203fb016e

交易b中有一个『输入交易』引用了交易a的『输出交易』,它们的脚本是一对题与解:
题:交易a的『输出脚本』,若干个脚本指令和转账接收方的『公钥哈希』

OP_DUP OP_HASH160 be10f0a78f5ac63e8746f7f2e62a5663eed05788 OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG

解:交易b的『输入脚本』,这么一长串只是两个元素,『签名』和『公钥』(sig & pubkey)

3046022100ba1427639c9f67f2ca1088d0140318a98cb1e84f604dc90ae00ed7a5f9c61cab02210094233d018f2f014a5864c9e0795f13735780cafd51b950f503534a6af246aca301
03a63ab88e75116b313c6de384496328df2656156b8ac48c75505cd20a4890f5ab

下面来看下这两段脚本是如何执行,来完成『解题』过程的。
1. 首先执行的是『输入脚本』。因为脚本是从左向右执行的,那么先入栈的是『签名』,随后是『公钥』
pic07

2. 接着,执行的是『输出脚本』。从左向右执行,第一个指令是OP_DUP——复制栈顶元素
pic08

3. OP_HASH160——计算栈顶元素Hash,得到pubkeyhash
pic09

4. 将『输出脚本』中的『公钥哈希』入栈,为了和前面计算得到的哈希区别,称它为pubkeyhash’
pic10

5. OP_EQUALVERIFY——检查栈顶前两元素是否相等,如果相等继续执行,否则中断执行,返回失败
pic11

6. OP_CHECKSIG——使用栈顶前两元素执行签名校验操作,如果相等,返回成功,否则返回失败
pic12

这样一串指令执行下来,就可以验证这道数学题是否做对了,也就是说验明了想要花费『钱包地址』中比特币的人是否拥有对应的『私钥』。上面的执行过程是可以在脚本模拟器中执行的,能够看到每一步执行的状态,感兴趣的童鞋可以尝试一下。

其实除了标准的P2PKH交易脚本,还有P2SH的Multi-Sig脚本以及真正的『解谜交易』脚本,我们可以在今后接着讨论。

作者: 汪海波Hyper


参考
[1] 申屠青春(我看比特币), 【比特币脚本】
[2] Bitcoin Wiki, 【Script】

版权声明: by nc" sa 作者保留权利。文章为作者独立观点,不代表巴比特立场。

评论:8

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    binta_
    binta_ 442 天前
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    诺赢千里
    诺赢千里 736 天前

    好文,通俗易懂。

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    比特币中国
    比特币中国 737 天前

    其实我们可以这样看待比特币的交易:『交易的发起者悬赏若干比特币,在网络上贴出了一道数学题,谁解出这道题悬赏就归谁』。 那么,顺着这个思路,两个人之间的转账应该怎么理解呢?推荐阅读《理解比特币脚本》 作者@汪海波Hyper #比特币学堂#

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    Kenshin 737 天前

    不明觉厉

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    朱颜- 737 天前

    高大上,膜拜!

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    王大锤子 737 天前

    技术派,赞,多些这样的干货!

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    巴比特资讯
    巴比特资讯 737 天前

    【理解比特币脚本】其实我们可以这样看待比特币的交易:『交易的发起者悬赏若干比特币,在网络上贴出了一到数学题,谁解出了这道数学题,悬赏就归谁了』。 顺着这个思路,Alice对Bob的转账可以理解为『Alice把一道只有Bob才能解开的数学题发到网络上…… 作者:@汪海波Hyper

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