比特币交易构成(一)
梦的衣裳323
发表于 2023-1-6 15:55:14
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交易(Transaction)是比特币系统的信息载体,最小单元。而块(Block)就是将这些基础单元打包装箱,贴上封条,并串联起来。巨大算力保障了块的安全,也就保障了单个交易的安全。
类型
交易有三种常见类型:产量交易(Generation),合成地址交易(Script Hash),通用地址交易(Pubkey Hash)。该分类并非严格意义的,只是根据交易的输入输出做的简单区分。
Generation TX
每个Block都对应一个产量交易(Generation TX),该类交易是没有输入交易的,挖出的新币是所有币的源头。
Script Hash TX
该类交易目前不是很常见,大部分人可能没有听说过,但是非常有意义。未来应该会在某些场合频繁使用。该类交易的接受地址不是通常意义的地址,而是一个合成地址,以3开头(对,以3开头的也是比特币地址!)。三对公私钥,可以生成一个合成地址。在生成过程时指定n of 3中的n,n范围是[1, 3],若n=1,则仅需一个私钥签名即可花费该地址的币,若n=3,则需要三把私钥依次签名才可以。+ d* ~2 q0 W3 s, \! ^
Pubkey Hash TX
该类是最常见的交易类型,由N个输入、M个输出构成。
数据结构
交易中存放的是货币所有权的流转信息,所有权登记在比特币地址上(Public Key)。这些信息是全网公开的,以明文形式存储(比特币系统里的所有数据都是明文的),只有当需要转移货币所有权时,才需要用私钥签名来验证。+ A2 E+ j) g- Z6 P2 `! U
1 _ V9 C) K# z2 G6 x9 k0 f
lock_time是一个多意字段,表示在某个高度的Block之前或某个时间点之前该交易处于锁定态,无法收录进Block。: H9 V9 ~" t- E* T7 u* Q: b
若该笔交易的所有输入交易的sequence字段,均为INT32最大值(0xffffffff),则忽略lock_time字段。否则,该交易在未达到Block高度或达到某个时刻之前,是不会被收录进Block中的。
示例
为了演示方便,我们读取稍早期的块数据,以高度116219 Block为例。
# ~ bitcoind getblock 0000000000007c639f2cbb23e4606a1d022fa4206353b9d92e99f5144bd74611 3 q7 c% y4 ?$ c
{7 R1 ?& U& x- J }+ ]2 t, j
"hash" : "0000000000007c639f2cbb23e4606a1d022fa4206353b9d92e99f5144bd74611",
"confirmations" : 144667,1 I9 A4 Q. m) }' ^0 c$ H" c( _
"size" : 1536,
"height" : 116219,6 b7 o( m" t9 _. p9 n3 i
"version" : 1,
"merkleroot" : "587fefd748f899f84d0fa1d8a3876fdb406a4bb8f54a31445cb72564701daea6",% a! f. y9 i5 S" h3 y+ H
"tx" : [
"be8f08d7f519eb863a68cf292ca51dbab7c9b49f50a96d13f2db32e432db363e",( C3 S- q4 l O/ f; H" \9 g
"a387039eca66297ba51ef2da3dcc8a0fc745bcb511e20ed9505cc6762be037bb",$ @% f2 q2 t* t
"2bd83162e264abf59f9124ca517050065f8c8eed2a21fbf85d454ee4e0e4c267",
"028cfae228f8a4b0caee9c566bd41aed36bcd237cdc0eb18f0331d1e87111743",( O+ N0 q+ s1 U4 r, ^2 B$ R
"3a06b6615756dc3363a8567fbfa8fe978ee0ba06eb33fd844886a0f01149ad62"
],* y0 Y" K6 s) O# [& B
"time" : 1301705313,' W; ^+ {1 K5 ]7 L1 F% M+ X d
"nonce" : 1826107553,1 @3 Z: V" u, i' A2 }
"bits" : "1b00f339",
"difficulty" : 68977.78463021,7 a$ m; A+ l' |% P
"previousblockhash" : "00000000000010d549135eb39bd3bbb1047df8e1512357216e8a85c57a1efbfb",& j3 d" u# k# }7 \
"nextblockhash" : "000000000000e9fcc59a6850f64a94476a30f5fe35d6d8c4b4ce0b1b04103a77"1 t5 |9 |# {6 L! U* ^; g
}* N9 d, `1 ]* }$ Q% H
该Block里面有5笔交易,第一笔为Generation TX,解析出来看一下具体内容:' G1 x, p0 S$ I% R
# ~ bitcoind getrawtransaction be8f08d7f519eb863a68cf292ca51dbab7c9b49f50a96d13f2db32e432db363e 1
{
"hex" : "01000000010000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000ffffffff070439f3001b0134ffffffff014034152a010000004341045b3aaa284d169c5ae2d20d0b0673468ed3506aa8fea5976eacaf1ff304456f6522fbce1a646a24005b8b8e771a671f564ca6c03e484a1c394bf96e2a4ad01dceac00000000",
"txid" : "be8f08d7f519eb863a68cf292ca51dbab7c9b49f50a96d13f2db32e432db363e",
"version" : 1,
"locktime" : 0, s g& `+ y3 c4 y
"vin" : [ j2 U+ K4 W* \' w( D+ Q
{3 H# o! Q6 n: A7 i: @) p
"coinbase" : "0439f3001b0134",
"sequence" : 4294967295
}; v& W7 m* F) j( G
],
"vout" : [1 N& g- ~9 U& U F2 a+ e, i
{
"value" : 50.01000000,. C) |3 w8 f0 S0 j3 ]9 N
"n" : 0,; z* ] D2 L$ [8 E0 q
"scriptPubKey" : {
"asm" : "045b3aaa284d169c5ae2d20d0b0673468ed3506aa8fea5976eacaf1ff304456f6522fbce1a646a24005b8b8e771a671f564ca6c03e484a1c394bf96e2a4ad01dce OP_CHECKSIG",
"hex" : "41045b3aaa284d169c5ae2d20d0b0673468ed3506aa8fea5976eacaf1ff304456f6522fbce1a646a24005b8b8e771a671f564ca6c03e484a1c394bf96e2a4ad01dceac",, @9 d. y6 j; D
"reqSigs" : 1," K# c% N! k( J
"type" : "pubkey",
"addresses" : [) O ]/ g" f( l
"1LgZTvoTJ6quJNCURmBUaJJkWWQZXkQnDn"" p* Y0 g' X7 F: b: X0 X
]
}% w& p' d7 d4 S' I- ~0 _: s; o
}
],4 u5 l7 k6 e1 t( E7 l
"blockhash" : "0000000000007c639f2cbb23e4606a1d022fa4206353b9d92e99f5144bd74611",
"confirmations" : 145029,
"time" : 1301705313,
"blocktime" : 1301705313% E+ \: C U& u. G9 S W% S
}
Generation TX的输入不是一个交易,而带有coinbase字段的结构。该字段的值由挖出此Block的人填写,这是一种“特权”:可以把信息写入货币系统(大家很喜欢用系统中的数据结构字段名来命名站点,例如blockchain、coinbase等,这些词的各种后缀域名都被抢注一空)。中本聪在比特币的第一个交易中的写入的coinbase值是:
"coinbase":"04ffff001d0104455468652054696d65732030332f4a616e2f32303039204368616e63656c6c6f72206f6e206272696e6b206f66207365636f6e64206261696c6f757420666f722062616e6b73"& Z$ x1 R$ c5 k# M
将该段16进制转换为ASCII字符,就是那段著名的创世块留言:
The Times 03/Jan/2009 Chancellor on brink of second bailout for banks$ a5 X8 H9 P4 q( I
接下来展示的是一个三个输入、两个输出的普通交易:. v8 J( M; G/ p4 ?
# ~ bitcoind getrawtransaction 028cfae228f8a4b0caee9c566bd41aed36bcd237cdc0eb18f0331d1e87111743 1
{
"hex" : "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",
"txid" : "028cfae228f8a4b0caee9c566bd41aed36bcd237cdc0eb18f0331d1e87111743",
"version" : 1, e( s5 X$ D. w( m9 e3 Q! M
"locktime" : 0,, a7 N$ O" c6 v6 U) D
"vin" : [
{! e$ F# q. T/ Q' r% }7 I
"txid" : "b79a4803014177ea0139c95f09c6903c01bb8f80d039631afd68cabf7eb0f3c9",
"vout" : 0,0 u0 g$ U a8 u5 r* z: S
"scriptSig" : {
"asm" : "3044022055bac1856ecbc377dd5e869b1a84ed1d5228c987b098c095030c12431a4d5249022055523130a9d0af5fc27828aba43b464ecb1991172ba2a509b5fbd6cac97ff3af01 048aefd78bba80e2d1686225b755dacea890c9ca1be10ec98173d7d5f2fefbbf881a6e918f3b051f8aaaa3fcc18bbf65097ce8d30d5a7e5ef8d1005eaafd4b3fbe",
"hex" : "473044022055bac1856ecbc377dd5e869b1a84ed1d5228c987b098c095030c12431a4d5249022055523130a9d0af5fc27828aba43b464ecb1991172ba2a509b5fbd6cac97ff3af0141048aefd78bba80e2d1686225b755dacea890c9ca1be10ec98173d7d5f2fefbbf881a6e918f3b051f8aaaa3fcc18bbf65097ce8d30d5a7e5ef8d1005eaafd4b3fbe"8 |% K" _) Q7 f+ e6 w3 z) X& V
},$ f: x) T9 o8 h) p; U% J6 X
"sequence" : 4294967295
},4 r6 s$ X8 D. K5 |" _
{; ]" Q3 P+ {' `1 ]
"txid" : "b79a4803014177ea0139c95f09c6903c01bb8f80d039631afd68cabf7eb0f3c9",
"vout" : 1, C9 v8 [4 N9 n2 ~. j
"scriptSig" : {
"asm" : "304402206b993231adec55e6085e75f7dc5ca6c19e42e744cd60abaff957b1c352b3ef9a022022a22fec37dfa2c646c78d9a0753d56cb4393e8d0b22dc580ef1aa6cccef208d01 042ff65bd6b3ef04253225405ccc3ab2dd926ff2ee48aac210819698440f35d785ec3cec92a51330eb0c76cf49e9e474fb9159ab41653a9c1725c031449d31026a",
"hex" : "47304402206b993231adec55e6085e75f7dc5ca6c19e42e744cd60abaff957b1c352b3ef9a022022a22fec37dfa2c646c78d9a0753d56cb4393e8d0b22dc580ef1aa6cccef208d0141042ff65bd6b3ef04253225405ccc3ab2dd926ff2ee48aac210819698440f35d785ec3cec92a51330eb0c76cf49e9e474fb9159ab41653a9c1725c031449d31026a"
},
"sequence" : 4294967295* }- N* ~ a5 W$ y, ^. m
},
{
"txid" : "da30b272fb73d78108ff80ddd1ac2f76419533af79ad06a5b3c70fc4a62086c9",! [0 V' H* ^! D9 p' o& V
"vout" : 1,
"scriptSig" : {
"asm" : "3045022040a5d957e087ed61e80f1110bcaf4901b5317c257711a6cbc54d6b98b6a8563f02210081e3697031fe82774b8f44dd3660901e61ac5a99bff2d0efc83ad261da5b4f1d01 04a7d1a57e650613d3414ebd59e3192229dc09d3613e547bdd1f83435cc4ca0a11c679d96456cae75b1f5563728ec7da1c1f42606db15bf554dbe8a829f3a8fe2f",
"hex" : "483045022040a5d957e087ed61e80f1110bcaf4901b5317c257711a6cbc54d6b98b6a8563f02210081e3697031fe82774b8f44dd3660901e61ac5a99bff2d0efc83ad261da5b4f1d014104a7d1a57e650613d3414ebd59e3192229dc09d3613e547bdd1f83435cc4ca0a11c679d96456cae75b1f5563728ec7da1c1f42606db15bf554dbe8a829f3a8fe2f". g: D! \" s5 b/ L
},1 |% Q& N! h9 W# e$ Y- f6 r
"sequence" : 4294967295
}- p1 U& S' Y0 h2 q
],
"vout" : [& q% \4 y2 j. x. A
{1 ~5 G, p* `$ d9 F& g/ J( x
"value" : 0.84000000,
"n" : 0,/ o+ v4 j# n c: O) Y, }+ {4 M
"scriptPubKey" : {! k7 E. Y% z( u7 k0 }, j
"asm" : "OP_DUP OP_HASH160 634228c26cf40a02a05db93f2f98b768a8e0e61b OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG",
"hex" : "76a914634228c26cf40a02a05db93f2f98b768a8e0e61b88ac",/ P! {4 ^2 A/ X* P
"reqSigs" : 1,5 s! { `# c7 x
"type" : "pubkeyhash",% M; K9 f6 _) n) W/ W
"addresses" : [/ C* y* m, {6 t1 d* O/ c4 }
"1A3q9pDtR4h8wpvyb8SVpiNPpT8ZNbHY8h"
]+ H" E9 C" v) A* W6 l/ z& i
}5 u$ b! c5 G( [
},
{2 J* k. t1 O+ l- G( Y* c( m
"value" : 156.83000000,. Q! o/ z) g. F# V/ F, u) b4 W
"n" : 1,9 x7 [: a" w; y. o# r3 g+ u
"scriptPubKey" : {
"asm" : "OP_DUP OP_HASH160 7514080ab2fcac0764de3a77d10cb790c71c74c2 OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG",' y* w1 `2 h+ u2 o
"hex" : "76a9147514080ab2fcac0764de3a77d10cb790c71c74c288ac",, o! n$ p* `+ A$ }6 J% N- `' @$ `
"reqSigs" : 1,
"type" : "pubkeyhash",
"addresses" : [' [- ~ ~3 t5 d2 ], v' @' W
"1Bg44FZsoTeYteRykC1XHz8facWYKhGvQ8"+ N4 G$ Q* V& u! S
]
}
}/ b5 B1 O5 g, ?; K1 }
],
"blockhash" : "0000000000007c639f2cbb23e4606a1d022fa4206353b9d92e99f5144bd74611",
"confirmations" : 147751,
"time" : 1301705313,7 o2 q1 u- U9 ]& d6 c8 p
"blocktime" : 1301705313
} w x; ^7 T4 C/ j- p
字段hex记录了所有相关信息,后面显示的是hex解析出来的各类字段信息。下面把逐个分解hex内容(hex可以从上面的直接看到):
01000000 // 版本号,UINT32
03 // Tx输入数量,变长INT。3个输入。& { [" {/ y" S* B
/*** 第一组Input Tx ***/
// Tx Hash,固定32字节
c9f3b07ebfca68fd1a6339d0808fbb013c90c6095fc93901ea77410103489ab7
00000000 // 消费的Tx位于前向交易输出的第0个,UINT32,固定4字节9 {3 [' i7 m3 {( }7 L( r2 m
8a // 签名的长度, 0x8A = 138字节
// 138字节长度的签名,含有两个部分:公钥+签名, d) Z' S I( I3 E7 \
47 // 签名长度,0x47 = 71字节
3044022055bac1856ecbc377dd5e869b1a84ed1d5228c987b098c095030c12431a4d5249022055523130a9d0af5fc27828aba43b464ecb1991172ba2a509b5fbd6cac97ff3af013 j/ X- l M* g6 z
41 // 公钥长度,0x41 = 65字节8 E8 r% V' E' V/ Y
048aefd78bba80e2d1686225b755dacea890c9ca1be10ec98173d7d5f2fefbbf881a6e918f3b051f8aaaa3fcc18bbf65097ce8d30d5a7e5ef8d1005eaafd4b3fbe
ffffffff // sequence,0xffffffff = 4294967295, UINT32, 固定4字节
/*** 第二组Input Tx。与上同理,省略分解 ***/6 t" W' a& O, B
c9f3b07ebfca68fd1a6339d0808fbb013c90c6095fc93901ea77410103489ab7010000008a47304402206b993231adec55e6085e75f7dc5ca6c19e42e744cd60abaff957b1c352b3ef9a022022a22fec37dfa2c646c78d9a0753d56cb4393e8d0b22dc580ef1aa6cccef208d0141042ff65bd6b3ef04253225405ccc3ab2dd926ff2ee48aac210819698440f35d785ec3cec92a51330eb0c76cf49e9e474fb9159ab41653a9c1725c031449d31026affffffff
/*** 第三组Input Tx ***/, b2 ?7 a+ [% o9 D) _
c98620a6c40fc7b3a506ad79af339541762facd1dd80ff0881d773fb72b230da010000008b483045022040a5d957e087ed61e80f1110bcaf4901b5317c257711a6cbc54d6b98b6a8563f02210081e3697031fe82774b8f44dd3660901e61ac5a99bff2d0efc83ad261da5b4f1d014104a7d1a57e650613d3414ebd59e3192229dc09d3613e547bdd1f83435cc4ca0a11c679d96456cae75b1f5563728ec7da1c1f42606db15bf554dbe8a829f3a8fe2fffffffff
02 // Tx输出数量,变长INT。两个输出。 w3 A( P8 n- H0 l9 Z3 y1 V. B
/*** 第一组输出 ***/
00bd010500000000 // 输出的币值,UINT64,8个字节。字节序需翻转,~= 0x000000000501bd00 = 84000000 satoshi) a6 Z- s; Q" I: `
19 // 输出目的地址字节数, 0x19 = 25字节,由一些操作码与数值构成! N, t# d% h. w" @( x2 ?6 E
// 目标地址
// 0x76 -> OP_DUP(stack ops): {1 s/ E0 e' Z9 n. e; p' I
// 0xa9 -> OP_HASH160(crypto)% g; P* i& c3 d0 G9 d+ o" C
// 0x14 -> 长度,0x14 = 20字节
76 a9 14
// 地址的HASH160值,20字节2 N" }% @% P& m1 n/ @4 J! y% E
634228c26cf40a02a05db93f2f98b768a8e0e61b * e: P( j u. ?; n3 S4 b/ V
// 0x88 -> OP_EQUALVERIFY(bit logic)
// 0xac -> OP_CHECKSIG(crypto)
88 ac
/*** 第二组输出 ***/" d, I) F1 o& D
c096c7a6030000009 _+ j, k( ]% P, q' D
19* l c4 i' J& e" z
76 a9 14 7514080ab2fcac0764de3a77d10cb790c71c74c2 88 ac% D3 r" z* b S9 C7 o
00000000 // lock_time,UINT32,固定4字节
Tx Hash,俗称交易ID,由hex得出:Tx Hash = SHA256(SHA256(hex))。由于每个交易只能成为下一个的输入,有且仅有一次,那么不存在输入完全相同的交易,那么就不存在相同的Tx Hash(SHA256碰撞概率极小,所以无需考虑Hash碰撞的问题,就像无需考虑地址私钥被别人撞到一样)。7 M8 Z9 {4 }' @* U' S, N7 x/ P0 M
即便如此,在系统里依然产生了相同的Tx Hash,是某位矿工兄弟挖出Block后,打包Block时忘记修改Generation Tx coinbase字段的值,币量相同且输出至相同的地址,那么就构造了两个完全一模一样的交易,分别位于两个Block的第一个位置。这个对系统不会产生什么问题,但只要花费其中一笔,另一个也被花费了。相同的Generation Tx相当于覆盖了另一个,白白损失了挖出的币。该交易ID为e3bf3d07d4b0375638d5f1db5255fe07ba2c4cb067cd81b84ee974b6585fb468,第一次出现在#91722,第二次出现在#91880。0 U% d& q& a0 [4 H2 H* P* p
9 K. M5 l( K/ H* m* O. x0 D5 q# A
qq20131027-2# l2 k% g- V# \
交易签名; T- p5 @$ E6 a5 A/ R5 f' r
签名是对所有权的验证,节点收到交易广播后,会对交易进行验证,通过后则收录进内存、打包进Block,否则,丢弃之。签名就类似传统纸质合同盖章、签字过程,合法转移所有权的保证手段。
签名类型( F) E/ L! ~1 G( c
由于一个交易的输入、输出都可能具有多个,那么签名也具有多种类型,目前共三类:SIGHASH_ALL, SIGHASH_NONE, SIGHASH_SINGLE。+ H3 | H$ Q; x0 s. p
SIGHASH_ALL
该签名类型为默认类型,也是目前绝大部分交易采用的,顾名思义即签名整单交易。首先,组织所有输出、输入,就像上文分解Hex过程一样,每个输入都对应一个签名,暂时留空,其他包括sequence等字段均须填写,这样就形成了一个完整的交易Hex(只缺签名字段)。然后,每一个输入均需使用私钥对该段数据进行签名,签名完成后各自填入相应的位置,N个输入N个签名。简单理解就是:对于该笔单子,认可且只认可的这些输入、输出,并同意花费我的那笔输入。: D' q: ~9 t1 d) }4 U9 E0 z% ?
SIGHASH_NONE
该签名类型是最自由松散的,仅对输入签名,不对输出签名,输出可以任意指定。某人对某笔币签名后交给你,你可以在任意时刻填入任意接受地址,广播出去令其生效。简单理解就是:我同意花费我的那笔钱,至于给谁,我不关心。
SIGHASH_SINGLE
该签名类型其次自由松散,仅对自己的输入、输出签名,并留空sequence字段。其输入的次序对应其输出的次序,比如输入是第3个,那么签名的输出也是第三个。简单理解就是:我同意花费我的那笔钱,且只能花费到我认可的输出,至于单子里的其他输入、输出,我不关心。+ H6 J) Y9 M! x8 I: T
转自比特币实验室
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声明:该文观点仅代表作者本人,本文不代表比特池塘立场,且不构成建议,请谨慎对待。
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