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区块链技术驱动金融：数字货币与智能合约技术 [:1703863920]
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区块链技术驱动金融：数字货币与智能合约技术 3.2 比特币的脚本
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每个交易输出不仅确定了一个公钥，其实同时指定了一个脚本。那脚本是什么？为什么我们要用一个脚本？在这一节我们要学习比特币的工作控制语言，也叫脚本。之后，我们就会懂得为什么要用一个脚本，而不是简单地分配一个公钥。
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最常见的比特币交易，就是通过某人的签名去取得他在前一笔交易中获得的资金。这种情况下，我们希望交易的输出包含这样的信息：“凭借地址X的所有者的签名，才可以获得这笔资金。”我们知道地址其实就是一个公钥的哈希值，所以仅仅说地址X并没有告诉我们公钥在哪里，也没有给我们一个检查签名的方法。所以，交易输出必须这样描述：“凭借哈希值为X的公钥，以及这个公钥所有者的签名，才可以获得这笔资金。”这实际上就是最常见的比特币脚本，如图3.4所示。
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图3.4 P2PH脚本范例
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注：一个常见的比特币输出脚本范例。
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那么谁执行这个脚本？这一系列指令是如何完成的呢？秘密在于，交易的输入包括了脚本（而不是签名）。为了确认一笔交易正确地获取了上一笔交易所输出的资金，我们把交易的输入脚本和上一笔交易的输出脚本串联起来，这个串联脚本必须被成功地执行后才可以获取资金。这两个脚本，一个是输出脚本（scriptPubKey），另一个是输入脚本（scriptSig）。输出脚本只是指定了一个公钥（或是公钥哈希值的地址），输入脚本指定了一个对应公钥的签名。图3.5就是两个脚本结合的案例。
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比特币脚本语言
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这个脚本语言是为比特币开发的。在比特币里只叫作“脚本”。它和另一种Forth语言有很多相似的地方，Forth是一种简单的堆栈式编程语言（stack-based programming language），但你并不需要先学习Forth语言才会使用比特币的脚本语言。比特币的脚本语言设计原则就是简明扼要，并内生地支持加密操作。比如，脚本里面有目的性的指令用来计算哈希值和检验签名。
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这种脚本语言是堆栈式的，意味着每个指令只被执行一次，是线性的，无法循环执行。所以指令的数目给了我们一个执行时间与内存使用的上限。这个语言不是图灵完备的，意味着不能随意运行强大函数功能。[1]但这是有意设计的，因为矿工需要去执行这些网络上任意交易提交者所递交的脚本，设计者并不希望让他们提交可能无限循环的脚本。
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图3.5 结合输入脚本和输出脚本范例
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注：为了确认当前交易是否正确地获取了前一笔交易输出的资金，我们把两个脚本链接起来，把上一笔交易的输出脚本（图中虚线下方）添加到当前交易的输入脚本（虚线上方）之后，形成一个新的脚本。请注意里面有一个“？”，用作标识——我们后面会来确认它是否与当前交易提供的公钥的哈希值一致。
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执行比特币脚本只能产生两个结果：要么被成功执行，这种情况下，交易有效；要么脚本执行出现错误，这种情况下，整个交易无效，拒绝记入区块链。
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这个脚本语言十分简单。只有256个指令，每个只用一个字节。256个指令中，有15个目前不可用，有75个被保留还没有具体定义（以后或许可以被用来扩展），剩下的才是可用的。
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许多在其他语言里常见的基本指令这里面都有。例如，基本的算数、逻辑语句（如If-then）、抛出错误、过早返回等。而且，还有密码指令，比如哈希函数语句、签名验证语句，还有一个重要的特殊指令是“CHECKMULTISIG”——可以查证多个签名。表3.1列举了一些比特币工作控制语言里的常用语句。
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CHECKMULTISIG指令要求指定n个公钥和一个参数t（作为一个临界值）。这个指令正确执行的条件是：在n个公钥中，至少可以选出t个现时有效的签名。我们在本章3.3节会示范这个指令的用法，但现在我们需要认识到这个原生指令是非常强大的，它以一种极其精练的方式协助我们查验交易中的多方签名。
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不过，目前比特币多方签名功能实现过程中有一个缺陷，CHECKMULTISIG指令在执行的时候会返回一个没用的值，而且系统还必须要安排一个堆栈中的变量去储存它，然后再忽略掉。由于修复这个缺陷成本很高，两害相权取其轻，这个缺陷就一直没被修复，我们在第3章3.6节会再做讨论。但目前，这个程序缺陷也算是比特币的一个特性。
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表3.1 一些比特币脚本工作语言中的指令及其功能
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执行一个脚本
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在堆栈语言里执行一个脚本，我们只需要一个堆栈来垒积数据，不需要分配任何内存与变量。因此，堆栈语言中计算相当容易。总共有两类指令：数据指令和工作码指令。数据指令的作用是把数据推到堆栈的最上面；工作码指令则通常是用堆栈顶部的数据作为输入值，用来计算一个函数。