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开源 Bitcoin P2P电子货币系统背后的技术(三)

作者:KILG 来源:转载 日期:2011-5-11 0:20:32 人气: 标签:开源BitcoinP2P 【打印】

比特币交易的类型与验证

交易单(Transaction)目前被bitcoin分为3种:

  1. 按IP地址转账(Transfer)
  2. 按接收地址转账(Transfer)
  3. 造币(Generation)

通过前面对交易单的描述,我想大家应该已经知道,交易的验证是通过不断的追溯交易单来完成的。那么交易验证的细节是如何实现的,bitcoin的交易验证的实现细节是很意思的,它是通过脚本来实现验证的,这样bitcoin就实现了一个可被脚本扩展的行为,更加广义的”交易”,这可以保证足够的灵活性和可扩展,可以想象也许以后会有真正的分布式计算任务跑在上面作为一笔交易。因此要想讲清楚验证的细节,就不得不从脚本系统讲起了。

脚本系统

Bitcoin的脚本系统是使用类FORTH语言(FORTH在嵌入式设备中是我最喜欢的一种语言)实现的,FORTH系统是面向栈的“高级机器”语言,它兼具了高级语言的特性(面向WORD)和机器语言的高性能与小尺寸,唯一的缺点就是可读性不高,基本上可以把FORTH当一种高级的机器语言吧。Bitcoin在实现上做了许多简化和特殊实现,所以只能算是类FORTH的系统。

FORTH系统中所有的命令(函数)都被称为单词(WORD),所有数据的处理都要压入数据栈上进行,所以FORTH被称为面向栈的语言。
比如 1和2相加,在FORTH系统中则是 1 2 +,数字 1,2 表示将它们压入到数据栈中(在FORTH解释器执行后实际指令会有OP_PUSH),+的操作则是将栈顶和次栈顶的数字取出并相加,并将结果压回数据栈。

Bitcoin的脚本系统的所有的操作指令(单词)见后面的附录,不是所有的操作指令都能被执行支持,因为安全上的考虑有的操作指令被禁止掉了,比如大多数的字符串操作和乘除运算。

在FORTH系统中一般会定义该系统是8位FORTH, 16位FORTH还是32/64位FORTH,这和数据栈的值长有关。在Bitcoin中的脚本系统使用的堆栈是用(vector<vector<unsigned char> >)来模拟的,它在数据栈的每一项都是以字符串的形式存放,它的数值是统一用CBigNum来运算的(读到这里应该明白为啥bitcoin会限制乘除运算了),每一次从数据栈中压入(CBigNum.getvch())或者取出数值(CastToBigNum(stacktop[-1]))都要进行一次转换。看着这样的实现,让我有点发怵,本能的不喜欢,怎么能把高效的FORTH搞成这个样子。Bitcoin的脚本系统与FORTH一样,有两个堆栈,一个数据栈,在Bitcoin中被称为main stack,一个返回栈,在Bitcoin中被称为alt stack(事实上在Bitcoin中将alt stack作为数据栈的中转而还没有作为FORTH意义上的返回栈). Bitcoin的脚本系统没有实现单词定义,流程跳转,循环控制(FOR, WHILE),对IF的实现非常丑陋。事实上我对Bitcoin的脚本实现不是十分认可,堆栈采用变长的数据值,直接将big number 作为opcode,导致每一次opcode执行开销无法控制,由于没有完整实现FORTH的控制指令,导致用trick的方式来实现IF指令,在bitcoin中也因此无法定义新的WORD。总之我很不喜欢bitcoin的这个脚本引擎实现(参见script.cpp)。

下一篇将接着介绍下和交易验证相关的几个操作符:OP_DUP, OP_HASH160, OP_EQUALVERIFY , OP_CHECKSIG 的功能,现在有点倦了。

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