比特币脚本与交易分析——智能合约原型

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每个人都转账了，每笔交易都是这样的：张三的账户扣200元，李四的账户加200元。

在比特币区块链中，交易并不是那么简单。 交易实际上是通过脚本完成的，承载了更多的功能，这也是比特币被称为“可编程货币”的原因。

本文分析事务是如何可编程的。

未花费的交易输出 (UTXO)

先介绍一个概念：未花费交易输出——UTXO（Unspent Transaction Output）

事实上，比特币交易都是基于UTXO，即交易的输入是上一笔交易未花费的输出，而本次交易的输出可以作为下一笔新交易的输入。

挖矿奖励属于一种可以没有输入的特殊交易（称为 coinbase 交易）。

UTXO 是交易的基本单位，不可分割。

比特币没有余额的概念，只有分散到区块链中的UTXO

当钱从一个地址转移到另一个地址时，所有权链就形成了，就像这样：

比特币脚本

比特币交易是先提供一个解锁UTXO的脚本（通常称为解锁脚本：Signature script）（使用私钥匹配锁定脚本）比特币最早在哪里交易，也称为交易输入，交易输出指向一个脚本（称为签名脚本）。 对于锁脚本：PubKey script），这个脚本表达的是：谁的签名（signature是一种普通形式，不一定是签名）可以匹配输出地址，钱就付给谁。

每个比特币节点将通过同时执行解锁和锁定脚本（不是当前的锁定脚本，而是之前交易的锁定脚本）来验证交易。 如果脚本组合的结果为真，则为有效交易。

当解锁版脚本与锁定版脚本的设置条件匹配时，执行组合有效脚本时结果显示为真

例如，最常见的比特币交易脚本类型（Pay-to-Public-Key-Hash：P2PKH（Pay-to-Public-Key-Hash））组合是这样的：

通用交易脚本验证流程

比特币交易脚本语言是一种基于逆波兰表示法的栈式执行语言（不懂逆波兰和栈的同学可以去看大学数据结构教材，这部分也可以跳过）。

比特币脚本语言包括基本算术计算、基本逻辑（如if...then）、报错、返回结果和部分加密指令，不支持循环。

脚本语言通过从左到右处理每一项来执行脚本。

下面两张图说明了常见类型的比特币交易脚本的验证执行过程：

上图是解锁脚本的运行过程（主要是入栈）

上图展示了锁定脚本的运行过程（主要是出栈），最终结果为true，说明交易有效。

交易分析

事实上，比特币交易旨在合并多个输入和输出。

交易结构

让我们看一下完整的交易结构比特币最早在哪里交易，

交易的锁定时间定义了可以添加到区块链的最早交易时间。 在大多数事务中，它被设置为 0 以指示立即执行。

如果锁定时间不为0且小于5亿，则视为区块高度，即在指定区块高度之前交易不会被写入区块链。

如果锁定时间大于 5 亿，则将其视为 Unix 纪元时间戳（自 1970 年 1 月 1 日以来的秒数），直到这个指定时间，交易才会被纳入区块链。

交易数据结构没有交易费用字段，交易费用由所有输入之和与所有输出之和之差表示，即：

交易费用 = sum(所有输入) – sum(所有输出)

交易输入结构

刚刚我们提到了输入需要提供解锁脚本，现在我们来看一个交易的输入结构：

我们结合整个交易的结构来看输入结构：

交易输出结构

刚才我们提到输出指向一个解锁脚本，具体交易的输出结构为：

下面结合整个交易的结构来看一下输出结构：

交易哈希计算

在比特币区块结构默克尔树和简单支付验证的分析中提到，区块结构包含了多笔交易的哈希。

那么交易哈希是怎么计算出来的呢？

1.交易结构的每个字段被序列化为一个字节数组

2. 将字节数组连接成支付字符串

3. 对支付字符串进行两次SHA256计算得到交易哈希