《Master Bitcoin》学习笔记02——比特币的交易模型

 

比特币的交易模型

模型基本描述

　　前面一篇学习笔记01提到了一个交易模型（第三章的内容），在第五章中，除了对这个模型作个详细介绍以外，其实和我上一篇理解的交易模型差很少，一个交易包含输入与输出，比特币是在各个地址之间转移，不想中心化系统例如银行有个服务器，记录了每一个人的帐户，帐户这个结构体包含：交易记录，帐户余额等一切信息，可是在比特币交易网络这种去中心化的体系中，比特币的交易记录，一个帐户拥有多少比特币等信息存储在了区块链中，要像银行帐户同样，查询本身帐户的相关信息，只能经过查区块链中的区块获取，就像从数据库里查询数据同样，就像下面比特币的交易模型描述。

　　模型图有几个重点：

• 我的可用的比特币是以帐单形式存在的，在发起交易时，查询区块链中我的可用帐单（帐单输出帐户是你），使用帐单来支付相应比特币，产生输出，实际上，是比特币在比特币地址之间的转移。
• 本次交易的输入就是上次交易输出，比特币帐户（地址）查询余额和交易，就是对区块链里帐单里对你帐户输出的查询（上图中，对A可支配比特币的查询帐单输出：退给A的金额，对B可支配比特币的查询帐单输出：转帐给B的金额）
• 本次交易的输入能够只有一张帐单的输出（若是这张帐单上的比特币足够），也能够包含几张帐单的输出（几张帐单加起来比特币>=这次须要支付金额），注意到，上面的>=比交付，由于不太可能利用已有帐单彻底无偏差地凑出本次需支付对应金额，由于帐单里的输出金额是不可拆分的，只能利用帐单来支付，要将银行里控制的我的帐户余额（一串数字）与比特币我的帐户余额（帐户下的帐单输出）区分开来。
• 生成的帐单三中有给矿工的奖励，这个奖励是你自定的，给不给，给多少都行，这个奖励影响的是交易的优先级，奖励越多，越能尽早地将帐单加入区块链中，以保证交易的完成。帐单将会被保存在矿工的矿池中，按照奖励优先级来处理帐单。

交易输出的锁定与解锁（重点）——锁定脚本与解锁脚本

　　上面提到了，一个帐户可支配的比特币来源于帐单的输出，而帐单是公开的，每一个比特币帐户都能知道这笔交易以及交易的输出，那么怎么保证输出只有对应的比特币的帐户能用呢？

　　比特币的锁机制是经过一种类Forth语言脚本来，该脚本语言是种非图灵完备的语言，什么是图灵完备的语言呢，当一门编程语言在不限制内存和不限制时间下，可以解决全部问题，就称为图灵完备的，例如：C/C++，JAVA都是图灵完备语言，反之就是图灵非完备，比特币脚本里没有循环，因此这个脚本不能解决：在知足某种条件下退出循环，不然无限制地循环的问题。比特币的脚本语言是一种简单、低级的语言，它的不少功能已经被编译成立二进制文件，即便咱们不了解这种语言，只要可以调用接口就好了，或者能够直接使用C/C++，JAVA这样的语言来完成锁定和解锁的功能。那么为何不直接用C++等图灵完备的语言呢？这是出于安全考虑的，由于C++，JAVA等语言与内存、操做系统等运行环境，息息相关，而比特币脚本不须要任何运行环境都能运行，这就能抵抗基于内存的攻击或者其余透过系统漏洞的攻击（书上是这样解释的，我以为，比特币脚本更像一串机器语言的0-1串，因为低级机器语言的限制，很难进行高级编程，一样的，也保证了安全性，由于0-1机器语言很难入侵更改）。

　　下面是锁定脚本与解锁脚本的例子，以说明锁的交互机制。

　　假设这笔交易为A向B支付比特币，在交易双方完成交易，生成帐单时（非矿工加的解锁和锁定脚本），A向这个帐单加上了锁定脚本，这个锁定脚本包含B的比特币地址C，由于B只公开了通过对公钥HASH后的比特币地址C，由于HASH函数的性质，比特币网络上的任何人，都不能经过C逆向获得B的公钥，也就是说，只有B知道本身的公钥可以构建解锁脚本，即只有B的公钥，才能经过HASH运算出地址C，只有能运算出地址C的比特币帐户，才能支配这笔比特币。

脚本语言运行

　　该脚本语言仅由常数以及操做构成，从前日后遍历脚本，若遇到常数，则将常数入栈，若遇到操做，根据操做的具体要求，对栈顶元素进行弹出，或者弹出两个元素进行运算，再入栈，当一句脚本运行完毕后，仅只剩下栈顶元素，其取值为True\False，很清楚地，True表明验证成功，表明执行脚本的用户具备该帐单输出比特币的支配权，用户可以使用该帐单做为下笔交易（帐单）的输入，下面是个具体例子

锁定/解锁脚本类型

1）P2PKH (Pay-to-Public-Key-Hash)——比特币网络上大多数交易都属于此类型

　　解锁脚本，锁定脚本

2）P2PK（Pay-to-Public-Key）

　　写成收款方的公钥，收款方经过本身的私钥生成相应公钥来获取支配权。

3）P2SH（Pay-to-Script-Hash）

　　这个脚本类型用于多重签名才能支付，好比，一个公司的帐户，由5我的支配，但只要有2我的以上的签名就能进行比特币支付。

　　咱们考虑使用2）的方式来写多重签名命令：

　　就是说，再使用上图方式多重签名的时候，须要将全部人的公钥都加在锁定脚本里，由于Attorney Public Key时是全部人的公钥运算的结果，而Public Key（公钥）有260bit长，这样下来，在人不少的状况下，甚至会使锁定脚本容量超过帐单自己，并且这样的脚本也难以维护，并暴露全部人之间的联系（尽管比特币地址是匿名的）。

　　P2SH很好地解决了这个问题，P2SH分为除了锁定脚本、解锁脚本以外，多出了赎回脚本：

　　使用方法是分两步：①使用赎回脚本确认用户能在属于定义好的群组；②使用解锁脚本解锁（Sig1 Sig2是2个群组用户的签名）