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重新创造比特币10:交易脚本

重新创造比特币10:交易脚本

作者: 牛头酋长 | 来源:发表于2019-06-21 16:20 被阅读0次

    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)

    加入计算能力

    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

    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:

    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。

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    下一篇:重新创造比特币11:群系统(上)

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