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比特币的交易-3

 5 years ago
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scriptSig与scriptPubKey

继续解析我们上篇文章的交易( b0a0afb65ac08f453b26fa03a40215be653b6d173510d366321019ab8248ea3b )

目前为止，我们还没有解析vin中的scriptSig，以及vout中的scriptPubKey；这两个东东才是交易的核心，他们有什么作用呢？

scriptSig是一笔UTXO的开锁脚本，scriptPubKey是输出UTXO的加锁脚本，一笔交易就是打开上家的保险箱，将资金转移到下家的保险箱并重新加锁的过程:

  • 上家-TransA: id(b0a0afb65ac08f453b26fa03a40215be653b6d173510d366321019ab8248ea3b) –> vout scriptPubkey (转移到保险箱A，并给A上锁)
     {
          "value": 0.00010000,
          "n": 0,
          "scriptPubKey": {
              "asm": "OP_DUP OP_HASH160 650d0497e014e60d4680fce6997d405de264f042 OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG",
              "hex": "76a914650d0497e014e60d4680fce6997d405de264f04288ac",
              "reqSigs": 1,
              "type": "pubkeyhash",
              "addresses": [
                  "1ADJqstUMBB5zFquWg19UqZ7Zc6ePCpzLE"
              ]
          }
  • 转移-TransB: id(3a295e4d385f4074f6a7bb28f6103b7235cf48f8177b7153b0609161458ac517) –> vin scriptSig (解锁保险箱A，拿出资金)
     {
          "txid": "b0a0afb65ac08f453b26fa03a40215be653b6d173510d366321019ab8248ea3b",
          "vout": 0,
          "scriptSig": {
              "asm": "304402204f1eeeb46dbd896a4d421a14b156ad541afb4062a9076d601e8661c952b32fbf022018f01408dc85d503776946e71d942578ab551029b6bee7d3c30a8ce39f2f7ac0[ALL] 04c4f00a8aa87f595b60b1e390f17fc64d12c1a1f505354a7eea5f2ee353e427b7fc0ac3f520dfd4946ab28ac5fa3173050f90c6b2d186333e998d7777fdaa52d5",
              "hex": "47304402204f1eeeb46dbd896a4d421a14b156ad541afb4062a9076d601e8661c952b32fbf022018f01408dc85d503776946e71d942578ab551029b6bee7d3c30a8ce39f2f7ac0014104c4f00a8aa87f595b60b1e390f17fc64d12c1a1f505354a7eea5f2ee353e427b7fc0ac3f520dfd4946ab28ac5fa3173050f90c6b2d186333e998d7777fdaa52d5"
          },
          "sequence": 4294967295
      }
  • 下家-TransB: id(3a295e4d385f4074f6a7bb28f6103b7235cf48f8177b7153b0609161458ac517) –>vout scriptPubkey (转移到保险箱B，并给B上锁)
     {
          "value": 0.00007000,
          "n": 0,
          "scriptPubKey": {
              "asm": "03db3c3977c5165058bf38c46f72d32f4e872112dbafc13083a948676165cd1603 OP_CHECKSIG",
              "hex": "2103db3c3977c5165058bf38c46f72d32f4e872112dbafc13083a948676165cd1603ac",
              "reqSigs": 1,
              "type": "pubkey",
              "addresses": [
                  "1aau2Kgn7xBRWS6gPkYXWiw4cnzyKi7rR"
              ]
          }
      }

具体怎么理解这两个东东呢？我们还需要一点前置知识。

比特币脚本语言系统 scripting language

scriptPubkey以及scriptSig是一种脚本语言。比特币的脚本语言被设计为一种类 Forth 栈语言。拥有成无状态和非图灵完备的性质。无状态性保证了一旦一个交易被区块打包，这个交易就是可用的。图灵非完备性（具体来说，缺少循环和goto 语句）使得比特币的脚本语言更加不灵活和更可预测，从而大大简化了安全模型。

如果大家之前做过汇编开发的话，就会发现这跟汇编的指令码是非常相似的东东。

先来一个在线解析工具:

https://bitcoin-script-debugger.visvirial.com/

再来一个视频讲解：

https://www.youtube.com/watch?v=4qz7XehSBCc

比较简单的教程:

https://davidederosa.com/basic-blockchain-programming/bitcoin-script-language-part-one/

  • 额，我知道大部分人跟我一样懒得去翻阅上面这些资料，所以我们简单传送一下：

一个最小脚本集

现在想象我们有一台非常简单的计算器，它的CPU只有一个16位的寄存器，以及非常小的内存(1KB)；我们需要设计一种语言，实现一些最简单的计算，比如：

x = 0x23
x += 0x4b
x *= 0x1e

然后转换为类似汇编语言的比较简单的操作码形式, 我们需要以下指令集：

opcode encoding 操作码 操作数(V值) explained SET(V) ab V 0xab 16bits(0x23) 将V(0x23)载入到寄存器中 ADD(V) ac V 0xac 16bits(0x4b) 寄存器值+0x4b; 0x23 + 0x4b = 0x6e MUL(V) ad V 0xad 16bits(0x1e) 寄存器值*0x1e; 0x6e * 0x1e = 0x0ce4

在上面这个表格中，我们定义了三种最简单的操作码： 0xab, 0xac, 0xad ，跟在这三个操作码后面的2个字节就是操作数；将上面的计算步骤用代码表示如下(小端排序): 

ab 23 00 ac 4b 00 ad 1e 00

我们可以实现一个最简单的脚本逻辑，顺序parse这段代码，并转换为相应的操作码，然后进行运算；

我们实现了一个非常迷你的脚本集。

栈设计

上面的操作只涉及到了寄存器，但是现实情况中，我们通常要做多个计算步骤，并将临时变量存到内存中，另外会把复杂的程序组织为一个个函数；这种时候，最常见的内存组织方法是什么呢？

没错，就是我们最常用的数据结构：栈(STACK)。

比如下面这个函数:

int foo() {

    /* 1 */

    /* 2 */
    uint8_t a = 0x12;
    uint16_t b = 0xa4;
    uint32_t c = 0x2a5e7;

    /* 3 */
    uint32_t d = a + b + c;

    return d;

    /* 4 */
}
a,b,c

[12]
[12, a4 00]
[12, a4 00, e7 a5 02 00]
  1. 结合我们上面的操作码，计算 a,b,c 的和，并将结果压栈 
[12, a4 00, e7 a5 02 00, 9d a6 02 00]
  1. 返回结果，并将栈元素弹出(POP STACK)，恢复到初始状态。
[12, a4 00, e7 a5 02 00]
[12, a4 00]
[12]
[]

Script Language

机器码设计了指令的表示方法，栈设计规定了数据的存储方法；将机器码与栈设计结合起来，就是Bitcoin Script Language。它有两个明显的特点：

  • 脚本没有循环:这意味着脚本不能无限运行
  • 脚本的内存访问是基于栈的:这意味着脚本中不存在命名变量这种东西，所有的操作码和操作数都表示为栈上的运算；通常，推入的栈项将成为后续操作码的操作数。在脚本的末尾，最上面的堆栈项是返回值。

举个最简单的例子，bitcoin script language支持下面两个操作码：

压栈操作码

opcode encoding explained OP_0 0x00 将0x00压入栈中 OP_1 — OP_16 0x51 — 0x60 将0x01 — 0x10 压入栈中

PS: OP_0, OP_1还代表着布尔值False,True

然后下面一段示例脚本代码：

0x54 0x57 0x00 0x60

或者直接翻译为:

OP_4 OP_7 OP_0 OP_16

作用就是将四个值依次压栈，栈状态可以表示为:

[]
[0x04]
[0x04, 0x07]
[0x04, 0x07, 0x00]
[0x04, 0x07, 0x00, 0x10]

此时栈顶元素值为0x10，前面我们说了，栈顶元素即返回值，所以这个脚本的返回值为0x10。当然，这个脚本现在就是将四个值压栈，并没有什么实际作用。

PUSHDATA操作码

简单的压栈操作码只能压入1个字节的数据，如果我们想以此压入多个字节的数据，需要用到 PUSH DATA 操作码。

opcode encoding L (length) D (data) OP_PUSHDATA1 0x4c L D 8bits L bytes OP_PUSHDATA2 0x4d L D 16bits L bytes OP_PUSHDATA3 0x4e L D 32bits L bytes
  • L 代表需要压入的字节长度，它可以有8bits, 16bits，或者32bits，这三个操作码可以最大压入2 8 -1=255字节、2 16 -1=65535字节、2 32 字节
  • D 代表实际的数据

举个例子:

4c 14 11 06 03 55 04 8a
0c 70 3e 63 2e 31 26 30
24 06 6c 95 20 30

前面的 0x4c 代表是 OP_PUSHDATA1 操作符，后面的 0x14 代表压入20个字节，然后后面跟着20字节的数据

此时栈状态可以表示为:

[11 06 03 55 04 8a 0c 70
 3e 63 2e 31 26 30 24 06
 6c 95 20 30]

~~ 待续


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