Bitcoin Script

Зачем это нужно в блокчейне

Каждый выход Bitcoin-транзакции содержит скрипт-замок (scriptPubKey). Чтобы потратить UTXO, нужно предоставить скрипт-ключ (scriptSig), который “открывает” замок. Этот механизм — Bitcoin Script — определяет, КТО может потратить биткоины.

Когда вы создаете транзакцию, Bitcoin-нода выполняет два скрипта — scriptSig и scriptPubKey — на стековой виртуальной машине. Если после выполнения на стеке остается true, транзакция валидна. Если стек пуст или содержит false — транзакция отклоняется сетью.

Интуитивное объяснение: замок и ключ

Представьте scriptPubKey как замок на сейфе, а scriptSig как комбинацию:

Отправитель “навешивает замок” (записывает scriptPubKey в выход транзакции). Получатель “подбирает комбинацию” (предоставляет scriptSig при трате).

Процесс валидации скрипта

Как Bitcoin-нода проверяет транзакцию? Процесс состоит из фаз: сначала выполняется scriptSig, затем scriptPubKey на том же стеке:

Ключевые правила:

1. scriptSig выполняется первым — его результат остается на стеке
2. scriptPubKey выполняется на том же стеке — использует данные, оставленные scriptSig
3. Финальная проверка: стек должен содержать одно ненулевое значение
4. Для P2SH: дополнительный этап — десериализация и выполнение redeemScript

P2PKH: выполнение по шагам

Рассмотрим самый классический тип Bitcoin-транзакции — Pay-to-Public-Key-Hash (P2PKH). Это 7 шагов, которые Bitcoin-нода выполняет для каждого входа транзакции.

Нажимайте “Далее” чтобы пройти все шаги выполнения скрипта:

Структура P2PKH скрипта

scriptSig:    <sig> <pubKey>
scriptPubKey: OP_DUP OP_HASH160 <pubKeyHash> OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG

Что происходит:

1. Отправитель предоставляет подпись и публичный ключ (scriptSig)
2. Bitcoin Script дублирует ключ, хеширует его (Hash160)
3. Сравнивает хеш с адресом получателя (pubKeyHash)
4. Если совпадает — проверяет ECDSA-подпись
5. Если подпись валидна — кладет true на стек

Справочник опкодов Bitcoin Script

Bitcoin Script — это стековый язык с ограниченным набором операций (~100 опкодов). Вот ключевые опкоды, которые важно знать:

Категории опкодов

• Криптография: OP_HASH160, OP_CHECKSIG, OP_CHECKMULTISIG — ядро верификации
• Стек: OP_DUP, OP_EQUALVERIFY, OP_EQUAL — манипуляция данными
• Поток: OP_IF/ELSE/ENDIF — условное ветвление
• Таймлоки: OP_CHECKLOCKTIMEVERIFY, OP_CHECKSEQUENCEVERIFY — блокировка по времени

Алгоритмический уровень: Script на Python

Используя python-bitcoinlib, можно работать со скриптами программно:

from bitcoin.core.script import (
    CScript, OP_DUP, OP_HASH160, OP_EQUALVERIFY, OP_CHECKSIG
)
from bitcoin.core import Hash160

# Создаем scriptPubKey для P2PKH
pubkey_bytes = bytes.fromhex('0279be667ef9dcbbac55a06295ce870b07029bfcdb2dce28d959f2815b16f81798')
pubkey_hash = Hash160(pubkey_bytes)

script_pubkey = CScript([
    OP_DUP,
    OP_HASH160,
    pubkey_hash,
    OP_EQUALVERIFY,
    OP_CHECKSIG
])

print("scriptPubKey (hex):", script_pubkey.hex())
print("scriptPubKey (asm):", " ".join(str(op) for op in script_pubkey))
# Вывод: OP_DUP OP_HASH160 <20-byte-hash> OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG

Декодирование скрипта

from bitcoin.core.script import CScript

# Декодируем scriptPubKey из hex
raw_script = bytes.fromhex('76a914a914...7d8f88ac')
script = CScript(raw_script)

# Разбираем на опкоды
for op in script:
    if isinstance(op, int):
        print(f"Opcode: {op:#04x}")
    else:
        print(f"Data:   {op.hex()}")

Turing-неполнота: почему Bitcoin Script ограничен

Bitcoin Script намеренно НЕ является Turing-полным языком:

Это преимущество, а не недостаток: каждая нода сети выполняет каждый скрипт каждой транзакции. Если бы Script был Turing-полным, атакующий мог бы создать скрипт, выполняющийся вечно (проблема остановки). Bitcoin решает это ограничением языка.

Сравнение с Ethereum: Solidity — Turing-полный язык, поэтому Ethereum ввел концепцию gas для ограничения вычислений. Bitcoin вместо этого ограничивает сам язык.

Таймлоки: OP_CHECKLOCKTIMEVERIFY и OP_CHECKSEQUENCEVERIFY

Два особых опкода делают возможными временные условия в скриптах:

OP_CHECKLOCKTIMEVERIFY (CLTV) — BIP 65

<expiry_time> OP_CHECKLOCKTIMEVERIFY OP_DROP
<pubKey> OP_CHECKSIG

Что делает: Проверяет, что транзакция НЕ может быть включена в блок до указанного времени (Unix timestamp) или высоты блока.

Пример использования: “Алиса может потратить эти BTC не раньше 1 января 2026 года.”

OP_CHECKSEQUENCEVERIFY (CSV) — BIP 112

<relative_delay> OP_CHECKSEQUENCEVERIFY OP_DROP
<pubKey> OP_CHECKSIG

Что делает: Проверяет, что UTXO не может быть потрачен раньше, чем через N блоков после его создания (относительный таймлок).

Пример использования: “Эти BTC можно потратить через 144 блока (~24 часа) после подтверждения.”

Важно для Lightning Network: Оба таймлока — критический компонент платежных каналов (BTC-09) и HTLC (BTC-10). Без них невозможно построить безопасные off-chain транзакции.

Практика

Откройте Jupyter notebook 11-bitcoin-script.ipynb для практики:

• Ручное создание P2PKH и P2SH scriptPubKey
• Декодирование скриптов в человекочитаемый формат
• Создание P2WPKH witness program
• Сравнение размеров транзакций (P2PKH vs P2WPKH)

Для работы с bitcoin-cli на regtest откройте lab-02-script.sh:

• Создание адресов разных типов
• Декодирование транзакций и скриптов
• Исследование descriptor wallets

Итоги

Следующий урок: Типы транзакций Bitcoin — от P2PKH до Taproot, включая SegWit и расчет веса транзакций.