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比特池塘 区块链技术 正文

解锁UTXO中的scriptPubKey

有个胖子他姓杨
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Bitcoin使用的是UTXO模式,一笔交易得包含至少一个vin和一个vout,还没有被使用的vout称为UTXO(unspent transaction output),只要你能够解锁UTXO中的scriptPubKey,你就能消费其中的余额。所以其实转账时,并不是转账给某个地址,而是设定了使用这个币的条件。
! @4 [" v: q5 C: Wscript
# I# j6 A+ W6 c8 U- s, u; v: uscriptPubKey不是简单的就是一个公钥,而是一段script代码,它决定了消费这笔钱的条件。它由bitcoin规定的script words组成。[1]前面提到的“解锁scriptPubKey”指的是“你能给scriptPubKey传入数值,使它返回的结果为true”。, U2 ?! ?* O$ v& ^6 [% t# ?& F8 Y
不同的script可以支持不同的应用场景,比如常用的P2PKH、P2SH交易,前者用于支付给个人,后者使用多重签名,需要多个人同时签名才能消费。他们的scriptPubKey分别是这样的:4 a4 p; ^& {& Z+ O7 N" F' A
P2PKH: OP_DUP OP_HASH160  OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIGP2SH: OP_HASH160  OP_EQUAL
; `' t) P) e! ^9 H
8 m0 S$ C, n) A. Q" X1 O9 a) m
一点代码的改变,就可以创建完全不同的逻辑,决定需要满足什么条件才能消费这笔钱。这也是bitcoin script的强大之处。通过编写script,甚至可以支持侧链、闪电网络。+ b( S0 ^$ W  V/ y3 K0 c
P2PKH交易4 _9 K9 a- V/ d7 N; {
P2PKH(pay to pulic key hash)是最常见的交易形式,用于支付给个人,它的script的形式是这样的:
" V5 m! U, M: ?$ v4 \; S7 GscriptPubKey: OP_DUP OP_HASH160  OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG
6 p) S* H$ T8 X! x9 OscriptSig:  1 G: U; x; W) a1 v+ T: j
它用到的命令OP_DUP, OP_HASH160, OP_EQUALVERIFY, OP_CHECKSIG在 https://en.bitcoin.it/wiki/Script 的对照表中都可以找到对应的意义。比如OP_HASH160表示执行两次hash运算,依次用SHA-256、RIPEMD-160算法。
  H% n* U8 A8 Q# @" A5 w2 \5 ?* \3 @! L1 D
地址
" o+ d  a6 g) [) P  lscriptPubKey的可以看作是P2PKH交易的地址,也就是说接收转账的时候需要告诉对方的是自己的(等于RIPEMD-160(SHA-256(public key))),而不是public key本身。
9 S/ P- w2 u' Q' j( ?8 e5 W* T为了迎合人的习惯,减少地址的长度,可以对地址进行Base58编码。相比Base64编码,Base58编码不使用(0, O, l, I),因为人容易搞混淆。然后还会在地址前面加上地址使用的规范的版本号,以实现向后兼容。编码后的地址是给人看的,计算机处理的时候会先解码。0 Z0 h  _# ^: Z0 M2 Y0 T+ j
生成地址的过程[2]:
7 N$ {2 p8 E. E/ Z3 w8 H4 H/ C  T. M& A6 L
举例
; a# w. U$ M  ]- d4 B7 E" H比如有一笔交易,Alice转出500个BTC给Bob。使用命令bitcoin-cli getrawtransaction txid 1查看交易的完整信息,它包含了交易的scriptSig, scriptPubKey。(末尾加上1,表示将返回可读形式的结果,否则得到是hex格式。)
  _; A, o! x! h* ~# x$ getrawtransaction 963e9c337a8d7277194313abd2df70646e5cc1c8d7e36ebf2acf5d8fd66e10dc 1* A$ p: |5 U" Y0 h
返回结果包括vin和vout' v6 h7 w) B' |) m( c. i+ g
vin$ N# T/ A7 T. d+ T
vin需要指定它UTXO的txid,和用于解锁这个UTXO的scriptSig。
% J2 }7 b: J3 x" Z4 h. A+ R"vin": [
; L4 e# G8 [; n+ z    {
; k+ Z1 x+ x. x# @      "txid": "75ff1170e017ba20bb20a9bf2f3c7cd4390a72f1d5eb4af35cbd8851aa303fb6",
* A# g5 f* i* X" y  F      "vout": 1,
( [. A/ R* U) B2 ^8 J      "scriptSig": {
) H7 \* c; D: m$ F( X& \        "asm": "0014bd392459da24fbbd84beb55604f2e9a0d9524b1e",# _6 ^, `2 A( h8 F
        "hex": "160014bd392459da24fbbd84beb55604f2e9a0d9524b1e"
9 ]' K1 R4 H2 u      },
9 M" J3 a+ j& ]' U+ T2 v! O; }      "txinwitness": [
9 F# G. \- a, V8 t2 _, B  w        "3044022003b07eafbddef7e8d36b1591b39166fc01810e0490d7fbe88cb77e5cc38cf75c0220015db647488ecb83a1ab467880698ac7f32beb74c3ae3c1bab14fc0e9fade68601",+ {4 u+ g* A5 ~0 \1 f1 B* y. B
        "022058a9a3a8e1415b7db0aca473c1df5d47634a0da44e4c25dc2a14739d189ee4"
7 M9 [7 M- P2 o9 ?; E7 o+ e      ],- t! r. |7 R; f( n/ W9 c" q, K- p
      "sequence": 4294967293
2 H- _/ I, T7 s    }# U2 K3 c6 |- v# j8 c& [  o
  ],
, ~7 U" d. F& T/ J0 K! {vout
$ Z9 p. b- ]0 V' g0 q5 T' {7 [) L, }vout需要指定转账金额,和这些金额的解锁条件scriptPubKey。
8 U8 ]  M1 j, b2 A, {7 j "vout": [6 q3 p( o# K4 Z' k; `* M
    {
) g* ~/ P, N/ y6 ]/ {, r$ q+ a      "value": 500.00000000,, L$ j( _1 H8 y& N+ G/ |- }
      "n": 0,9 `- |( @) d2 o- _2 |1 i
      "scriptPubKey": {& M9 D  `2 r: K, s6 ]0 I0 V
        "asm": "OP_DUP OP_HASH160 e7c1345fc8f87c68170b3aa798a956c2fe6a9eff OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG",
  h1 e" Y+ ~4 Q% L        "hex": "76a914e7c1345fc8f87c68170b3aa798a956c2fe6a9eff88ac",3 X& j  n2 S8 Z' d
        "reqSigs": 1,7 L1 t/ B) x+ F! }. {; H
        "type": "pubkeyhash",  }% E( \5 Q: x, k
        "addresses": [
# [" W( N/ J- u. [# a) y* g% l          "n2eMqTT929pb1RDNuqEnxdaLau1rxy3efi"3 V' L7 g6 I6 A+ c" m" \+ G& @
        ]  V1 B' e/ ~4 k$ _2 l
      }
3 z: n' p& F/ _5 [4 E- K    },
. u7 O6 Y1 I2 a" _    ...8 ~: }" Y$ `9 R# r$ B  z
  ],
7 G" o1 r* v: F5 ~9 v1 \' o) QAlice转账500BTC给Bob后,Bob创建了新的交易,转了一些BTC给Carol。Bob的这笔转账交易的vin需要包含scriptSig,P2PKH交易的scriptSig的格式是 ,即公钥加电子签名。
$ l; |) u4 O  X$ L6 O1 }4 j矿工收到交易后,会对其进行验证。验证内容是:前一笔交易(Alice转账给Bob)的vout中scriptPubKey,和新交易(Bob转账给Carol)的vin中的scriptSig。5 z+ y" Y0 e5 `; W! ]  z! M
先将scriptSig添加到scriptPubKey前面,拼起来,得到  OP_DUP OP_HASH160  OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG。计算前一步得到的script,如果结果为true,则通过验证。[3]. ~! I) t0 n% t. t

( z6 u8 _6 D8 ascript的计算0 q  P3 |+ P, A, D
  OP_DUP OP_HASH160  OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG0 G' X) M4 t1 i) K
script从左到右一步一步,基于栈模式执行:
  M9 q' C- M8 |8 h/ E& R. c3 \' Z% ~
计算步骤:[3:1][4]
. q2 ^1 F6 d0 C/ J+ z: 存入: 存入OP_DUP:复制一份添加到栈(因为最后一步OP_CHECKSIG要用到)`OP_HASH160:计算的hash:存入OP_EQUALVERIFY:比较前面两个hash是否相等,如果相等就继续执行,否则退出OP_CHECKSIG:使用检验,只有由对应的私钥创建的才能通过检验。因为只有Bob有这个私钥,所以只有他创建的才能通过检验,从而也就只有它能消费这个UTXO。$ f% w; w' d# |2 d$ X; e/ Z$ V3 |
2 |- r/ v+ g6 c# A% E; N+ k
todo
- r& e, M, S* U( Z0 N5 I% B2 z" O% q& I/ a! N8 o
是对什么内容的签名?+ M2 C, i) J  i/ J
P2PKH相比P2PK有什么优势吗,为什么要多加个hash环节?
$ m) A' ?, E1 G! d* D. j4 K" K' \ P2SH(pay to script hash)的地址是script的hash,具体是怎么实现multisig的?
. N$ O; W+ {% B; R* D. ^9 M
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