重新创造比特币10:交易脚本

0.前言 #

Gilfolye冒出了疯狂的想法,将Bitcoin改造为世界通用计算机。

中本聪和Gilfoyle已经有了大体的设计思路。

接下来就是将其落地。

1.交易的数据模型 #

中本聪:“那么如何将交易函数化,这个点子落地呢?”

Gilfoyle说出了自己的具体改造思路。

当前交易的数据模型包括这4个部分:

1.TXID:交易的Hash值

2.IN部分:本交易引用的所有UTXO

3.OUT部分:本交易生成的所有UTXO

4.ScriptSig部分:本交易的签名脚本,即,数字签名(密文)+付款者公钥(明文)

2.服务端的验证逻辑 #

服务端的计算资源,在于验证交易的ScriptSig是否合法,具体计算步骤如下:

1.计算当前交易数据的Hash值

2.解密数字签名,得到明文的TXID

3.比较第1步和第2步的结果是否相等,如果相等则认为ScriptSig合法。

3.传统的改造思路 #

我们要动刀子的地方就在上面两个地方。

我们的目的是将交易改造成函数等价。

按照传统的思路,改造的思路会是这样:

1.选择一个成熟的函数式脚本语言,例如JavaScript、Lisp或者Forth。

2.用这个脚本语言来拼装出ScriptSig部分,而不再只是加密TXID。

3.客户端负责函数的构建。即,用脚本语言表达自己想要计算的逻辑。

4.服务端负责函数的计算。即,运行ScriptSig的脚本语言代码,将结果输出到交易中。并将结果通过消息反馈给客户端。

(见下图)

10-1.png

4.问题和缺陷 #

听完Gilfoyle的思路,中本聪不是很满意:“这个方案还是太传统,不够皇冠级,另外我还发现了几个问题和缺陷”

中本聪诉说着自己看到的问题和缺陷:

1.死循环:交易中的脚本代码如果被用户写成了死循环,那么Bitcoin服务端岂不要被搞崩溃了。

2.计算量过大:交易的脚本代码即便没有出现死循环,如果代码逻辑过多,服务端计算一样吃不消。

3.交易数据不可改:脚本代码的计算结果不应该再次写入交易数据,账本只应该记录原原本本的交易数据。

5.优雅的解决方案 #

这几个问题,我们一个一个的来思考解决方案。

第1个问题:选择一个无循环语句的脚本语言 #

针对第1个问题,为了避免死循环,简单粗暴的解决方案就是,选择一各没有循环语句的脚本语言,那就是古老的Forth。

Forth犹如短刀,简单稳定,足够杀伤力。《这个杀手不太冷》里面说过,越厉害的杀手用的武器越简单。

而有循环语句的脚本语言,就犹如重型机关枪,一旦使用不当,容易走火,子弹卡壳,越复杂越危险。

第2个问题:交易收取手续费 #

针对第2个问题,为了避免计算逻辑过于复杂,我们采用收取交易手续费的方式,根据交易的字节数的大小来调整费用,字节越多,等于你的脚本代码越复杂,手续费就越高。

Bitcoin的计算资源不再免费提供,之前由于计算的业务单一,只需要验证数字签名,服务端成本可控,也就默默承担了。一旦变成世界通用计算机,就得走市场经济,让价格通过市场自动调节。

Gilfoyle问到:“如何收取手续费呢?”

中本聪:“只需要让用户在构建交易的时候,IN的部分大于OUT的部分,IN减去OUT剩余的资金就是服务端的手续费啦。例如,Alice引用了5个Bitcoin的UTXO,转账给Bob3个Bitcoin,本来应该再构建一个2个Bitcoin的UTXO找零给自己。但是如果这笔交易的手续费是0.1个Bitcoin,那么Alice就只能给自己找零1.9个Bitcoin了。多余的那0.1Bitcoin就会被服务端认为是手续费,服务端就会构建一个0.1btcoin的UTXO指向自己的地址。”

中本聪:“如果服务端觉得这笔交易的手续费不够,就会拒绝处理,返回给客户端的消息。我们约定一个底线价格,1个bit最少的费用是1聪,1聪等于一亿分之一个Bitcoin。这样客户端在计算手续费的时候就心理有谱了。”

Gilfoyle:“如果用户的手续费给多了,有什么好处吗,如果没有好处,岂不心理很不舒服”

中本聪:“好处就是,服务端会根据手续费排序,优先处理手续费高的交易,用户会感觉如丝般顺滑”(见下图)

手续费

第3个问题:问题(锁定脚本) + 答案(解锁脚本) = 一个完整函数 #

针对第3个问题,如果交易不可改,脚本输出放在哪?

例子:Alice转账给Bob,同时想要计算1+2的结果。

传统的思维定式是, 1+2是一个完整的函数体, 服务端计算函数体1+2得到答案3,并将答案得写在一个地方。

之所以有这样的思维定式,是因为,我们对于角色的定义,Alice的角色就是函数构建者。服务器就是函数计算者。

如果我们打破这种传统的角色定位:

将Alice定义为问题提出者。

将Bob也引入进来,将Bob定义为问题解答者。

那么服务端的角色就是验证者,验证Bob的答案是否等于Alice的问题。

这样一来,函数体就被拆分成两半,一半代表问题,另一半代表答案,服务端将这两半代码合并,得到完整函数,并执行来验证结果是否为真。

代表问题的脚本代码,我们就称之为,UTXO的锁定脚本。

代表答案的脚本代码,我们就称之为:UTXO的解锁脚本。

服务端验证一笔UTXO是否合法的时候,本质上就是将解锁脚本和锁定脚本拼在一起,并执行,得到的结果只会是True或者False。这样就不必存储结果了,如果为True就继续执行,如果为False就中断。

所以本质上,一笔UTXO是否可以被花费,就看解锁脚本是否可以解开UTXO上的锁定脚本。

我们整理一下:

1.Alice=问题提出者。UTXO创造者,UTXO上挂着锁定脚本。

2.Bob=问题解答者。UTXO的引用者,引用的部分上挂着解锁脚本。

3.服务端=问题验证者。拼接解锁脚本+锁定脚本,运行后看结果是否为True。

6.交易数据模型的重构 #

具体的交易数据结构改造如下:

1.OUT部分,给每一笔生成UTXO都加上锁定脚本:scriptPubKey

2.IN部分,给每一笔引用的UTXO都加上解锁脚本:scriptSig

3.移除之前交易中的ScriptSig签名脚本。

(见下图,红色为新改造的地方,我们会看到每一笔UTXO都有一对解锁和锁定脚本)

加上锁定和解锁脚本后的交易数据模型

10-3.png

例如上图中,锁定脚本为:3 OP_ADD 5 OP_EQUAL,解锁脚本为:2。

服务端会将scriptSig+scriptPubKey视为一个完整函数体,如下:

2 3 OP_ADD 5 OP_EQUAL

OP_ADD表示相加,OP_EQUAL表示如果相等结果为True,否者为False。

所以这个脚本的意思就是 2+3 是否于5相等。结果相等,所以服务端验证通过。

用JSON结构来表示交易模型:

{

    "txid": "135cf9b9cca2640113937dbf5b2fc62222ccf16c63556ccc3f2a5da899020efa",

    "vin": [

        {

            "txid": "db130da8831a37956c0613e8c9f1363f10a1de32faf46f6ef5ad3a3037df5c78",

            "vout": 1,

            "scriptSig": "43daeeba2a1d68339" //解锁脚本

        },

        {

            "txid": "c29ef6fc7af543a9c6af8965af39ab7b20f605a8817549c1fadd3b87621d8f2e",

            "vout": 0,

            "scriptSig": "fsjpesooe98832" //解锁脚本

        }

    ],

    "vout": [

        {

            "value": 3.5,

            "n": 0,

            "scriptPubKey": "3 OP_ADD 5 OP_EQUAL", //锁定脚本

            "addresses": "1HLBhLqDbV5rd7uNJZfFtFTgAuPa8Hwuy" //公钥Bob

        },

        {

            "value": 1.5,

            "n": 1,

            "scriptPubKey": "OP_DUP OP_HASH160 b9b9edb47415c3d6980fec683c60b8b74754df99 OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG", //锁定脚本

            "addresses": "1Hw2k2iuhzcrA1Rvm6EuCoiCSp7Sc6mdrv" //公钥Alice

        }

    ]

}

两笔关联的交易组合,构成一个标准函数等价。

函数的计算资源,由服务端移到了客户端,本质上所有使用Bitcoin的客户端都是计算资源。

服务端只是做验证,保障计算的信用,所以Bitcoin本质上就是一个信用引擎。

由于,交易实现了函数等价,所以,Bitcoin实现了通用计算机的能力。

下一步还需要考虑,如何让Bitcoin成为世界级的通用计算机。

7.后记 #

本系列的上半部分就完成了,主要是在讲述交易TX。

下半部分的核心是如何将Bitcoin演进成一个群系统。

下一篇:重新创造比特币11:群系统(上)

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重新创造比特币5:公钥和私钥

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比特币SV(Bitcoin satoshi vision,BSV)是目前唯一一个遵循中本聪原始白皮书,遵循中本聪原始协议和设计的比特币。BSV是唯一的公共区块链,维持比特币的原始愿景,并将大规模扩容成为企业级区块链和世界新货币。

 
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第五章.闭包 (5.Closing in on closures)[完成]

这章写得极为精彩,让我明白了好多以前根本不知道的概念。 闭包是一个神奇的东西,新果说过,闭包就是可以当作鞭子来用,可以打出鞭子头一样的力道。 所谓的函数化这个概念中,闭包是一个很重要并且很精髓的概念。 想要理解函数化编程,就要深刻的理解闭包。 本章重点: 1.闭包的定义,闭包是什么,闭包如何工作 2.利用闭包来实现一些简单的开发 3.利用闭包实现性能上的增强 4.利用闭包实现私有域 5.1 闭包如何工作(How closures work) # 问:闭包是什么? 答:... Continue →