比特币的脚本编程是一种基于堆栈的编程语言,用于定义如何花费特定的交易输出。 其设计目的是确保交易的安全性和验证的高效性。
比特币的脚本编程是一种基于堆栈的编程语言,用于定义如何花费特定的交易输出。比特币脚本不是图灵完备的,这意味着它没有循环和递归等复杂的编程结构,其设计目的是确保交易的安全性和验证的高效性。比特币的脚本语言是一种基于堆栈的编程语言,主要用于验证交易。脚本语言中的操作码(OP-Codes)是指在脚本中执行特定操作的命令。
比特币交易中常见的几种脚本类型包括 P2PKH(Pay-to-PubKey-Hash)、P2WPKH(Pay-to-Witness-PubKey-Hash)、P2SH(Pay-to-Script-Hash)和 P2TR(Pay-to-Taproot)。
P2PKH(Pay-to-PubKey-Hash)是比特币交易中最常见的一种脚本类型,它的目的是锁定一个输出,使得只有拥有特定公钥的用户才能解锁并花费该输出。
1.1.锁定和解锁脚本
解锁脚本(ScriptSig):
<signature> <public key>
锁定脚本(ScriptPubKey):
OP_DUP OP_HASH160 <pubKeyHash> OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG
1.2.交易验证流程
解锁脚本和锁定脚本的连接:
<signature> <publicKey> OP_DUP OP_HASH160 <pubKeyHash> OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG
按顺序执行操作码:
1.3. 伪代码实现
const bitcoin = require('bitcoinjs-lib');
const network = bitcoin.networks.testnet; // 或者使用 bitcoin.networks.bitcoin
// 创建一个新的随机密钥对
const keyPair = bitcoin.ECPair.makeRandom();
const { address } = bitcoin.payments.p2pkh({ pubkey: keyPair.publicKey, network });
console.log('P2PKH Address:', address);
// 构建交易
const psbt = new bitcoin.Psbt({ network });
// 添加输入(假设有一个有效的 UTXO)
psbt.addInput({
hash: 'your-transaction-id', // UTXO 的交易 ID
index: 0, // UTXO 的输出索引
nonWitnessUtxo: Buffer.from('your-utxo-hex', 'hex'),
});
// 添加输出(接收地址和金额)
psbt.addOutput({
address: 'recipient-address', // 接收地址
value: 90000 // 发送金额(单位为聪)
});
// 签名输入
psbt.signInput(0, keyPair);
// 最终化交易
psbt.finalizeAllInputs();
// 获取交易的原始格式
const transaction = psbt.extractTransaction();
console.log('P2PKH Transaction Hex:', transaction.toHex());
P2WPKH(Pay-to-Witness-PubKey-Hash)是比特币的一种隔离见证(SegWit)交易类型。P2WPKH交易通过将签名和公钥移出传统的脚本路径,提高了交易的效率和安全性。
2.1.P2WPKH 交易结构
锁定脚本(ScriptPubKey): P2WPKH 的锁定脚本非常简单
0 <pubKeyHash>
解锁脚本(ScriptSig): P2WPKH 的解锁脚本为空(只包含解锁脚本的见证数据部分):
(empty)
见证数据(Witness Data): 见证数据包含用于解锁输出的签名和公钥:
<signature> <publicKey>
在P2WPKH交易中,解锁脚本为空,所有的验证工作都通过见证数据完成:
2.2.交易验证流程
<signature> <publicKey>
2.3.P2WPKH 的优势
2.4.伪代码实现
const bitcoin = require('bitcoinjs-lib');
const network = bitcoin.networks.testnet; // 或者使用 bitcoin.networks.bitcoin
// 创建一个新的随机密钥对
const keyPair = bitcoin.ECPair.makeRandom({ network });
const { address } = bitcoin.payments.p2wpkh({ pubkey: keyPair.publicKey, network });
console.log('P2WPKH Address:', address);
// 构建交易
const psbt = new bitcoin.Psbt({ network });
// 添加输入(假设有一个有效的 UTXO)
psbt.addInput({
hash: 'your-transaction-id', // UTXO 的交易 ID
index: 0, // UTXO 的输出索引
witnessUtxo: {
script: bitcoin.payments.p2wpkh({ pubkey: keyPair.publicKey }).output,
value: 100000 // UTXO 的金额(单位为聪)
}
});
// 添加输出(接收地址和金额)
psbt.addOutput({
address: 'recipient-address', // 接收地址
value: 90000 // 发送金额(单位为聪)
});
// 签名输入
psbt.signInput(0, keyPair);
// 最终化交易
psbt.finalizeAllInputs();
// 获取交易的原始格式
const transaction = psbt.extractTransaction();
console.log('P2WPKH Transaction Hex:', transaction.toHex());
P2SH(Pay-to-Script-Hash)是比特币的一种交易类型,通过使用脚本哈希,使得复杂的锁定条件变得更加灵活和简单。P2SH 可以用于实现多重签名、时间锁定等复杂的脚本条件。
3.1.P2SH 交易结构
锁定脚本(ScriptPubKey): P2SH 的锁定脚本比较简单,只包含一个哈希值:
OP_HASH160 <scriptHash> OP_EQUAL
解锁脚本(ScriptSig): P2SH 的解锁脚本包含原始脚本(称为 Redeem Script)以及解锁 Redeem Script 所需的数据:
<signature1> <signature2> ... <redeemScript>
3.2.交易验证流程
将解锁脚本(<signature1> <signature2> ... <redeemScript>)与锁定脚本(OP_HASH160 <scriptHash> OP_EQUAL)连接起来:
<signature1> <signature2> ... <redeemScript> OP_HASH160 <scriptHash> OP_EQUAL
3.3.P2SH 的优势
3.4 伪代码实现
const bitcoin = require('bitcoinjs-lib');
const network = bitcoin.networks.testnet; // 或者使用 bitcoin.networks.bitcoin
// 创建两个新的随机密钥对
const keyPair1 = bitcoin.ECPair.makeRandom({ network });
const keyPair2 = bitcoin.ECPair.makeRandom({ network });
// 创建多重签名 Redeem Script(m=2, n=2)
const p2ms = bitcoin.payments.p2ms({ m: 2, pubkeys: [keyPair1.publicKey, keyPair2.publicKey], network });
const p2sh = bitcoin.payments.p2sh({ redeem: p2ms, network });
console.log('P2SH Address:', p2sh.address);
// 构建交易
const psbt = new bitcoin.Psbt({ network });
// 添加输入(假设有一个有效的 UTXO)
psbt.addInput({
hash: 'your-transaction-id', // UTXO 的交易 ID
index: 0, // UTXO 的输出索引
nonWitnessUtxo: Buffer.from('your-utxo-hex', 'hex'),
redeemScript: p2sh.redeem.output,
});
// 添加输出(接收地址和金额)
psbt.addOutput({
address: 'recipient-address', // 接收地址
value: 90000 // 发送金额(单位为聪)
});
// 签名输入
psbt.signInput(0, keyPair1);
psbt.signInput(0, keyPair2);
// 最终化交易
psbt.finalizeAllInputs();
// 获取交易的原始格式
const transaction = psbt.extractTransaction();
console.log('P2SH Transaction Hex:', transaction.toHex());
P2TR(Pay-to-Taproot)是比特币的一种交易类型,结合了 Schnorr 签名和 Merkelized Alternative Script Trees(MAST)的优点,使得比特币交易更加高效、隐私性更好和灵活性更强。Taproot 通过将所有可能的支出条件折叠为一个单一的公钥,并且通过 Schnorr 签名使得多重签名交易看起来像单一签名交易。
4.1.P2TR 交易结构
锁定脚本(ScriptPubKey): P2TR 的锁定脚本非常简单,只包含一个公钥:
<x-only-pubKey>
解锁脚本(ScriptSig): P2TR 的解锁脚本为空,实际解锁工作通过见证数据完成:
(empty)
见证数据(Witness Data): 见证数据包含签名和可能的路径数据:
<control-block> <script-path (if needed)> <signature>
4.2.验证流程
将见证数据中的签名、控制块和可能的脚本路径推送到见证堆栈:
<control-block> <script-path (if needed)> <signature>
4.3.P2TR 的优势
4.4.伪代码实现
const bitcoin = require('bitcoinjs-lib');
const schnorr = require('bip-schnorr');
const bip32 = require('bip32');
const ecc = require('tiny-secp256k1');
bitcoin.initEccLib(ecc);
const network = bitcoin.networks.testnet; // 或者使用 bitcoin.networks.bitcoin
// 创建一个新的随机密钥对
const keyPair = bitcoin.ECPair.makeRandom({ network });
const { publicKey } = keyPair;
const { address } = bitcoin.payments.p2tr({ internalPubkey: publicKey.slice(1, 33), network });
console.log('P2TR Address:', address);
// 构建交易
const psbt = new bitcoin.Psbt({ network });
// 添加输入(假设有一个有效的 UTXO)
psbt.addInput({
hash: 'your-transaction-id', // UTXO 的交易 ID
index: 0, // UTXO 的输出索引
witnessUtxo: {
script: bitcoin.payments.p2tr({ internalPubkey: publicKey.slice(1, 33) }).output,
value: 100000 // UTXO 的金额(单位为聪)
},
tapInternalKey: publicKey.slice(1, 33),
});
// 添加输出(接收地址和金额)
psbt.addOutput({
address: 'recipient-address', // 接收地址
value: 90000 // 发送金额(单位为聪)
});
// 签名输入
psbt.signInput(0, keyPair);
// 最终化交易
psbt.finalizeAllInputs();
// 获取交易的原始格式
const transaction = psbt.extractTransaction();
console.log('P2TR Transaction Hex:', transaction.toHex());
比特币脚本编程通过定义复杂的交易条件和验证规则,大大扩展了比特币的应用场景和功能。它不仅提高了交易的安全性和隐私性,还支持去中心化应用和灵活的金融合约。了解和掌握比特币脚本编程是深入研究比特币和区块链技术的关键步骤。
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