Это отличный пример того, как язык скриптов Bitcoin построен с учетом криптографии.

Несмотря на то, что это довольно простой язык с точки зрения логики, в нем есть некоторые довольно сильные инструкции, такие как инструкция «OP_CHECKSIG».

Эта инструкция выталкивает эти два значения из стека и выполняет всю проверку подписи за один раз.

Но чего это подпись?

Какой был вход функции подписи?

Оказывается, есть только одна вещь, которую вы можете подписать в биткойн – это целая транзакция.

Таким образом, инструкция «CHECKSIG» выталкивает из стека два значения, открытый ключ и подпись, и проверяет, является ли эта подпись валидной для всей транзакции, используя этот публичный ключ.

Теперь мы выполнили каждую инструкцию в скрипте, и в стеке ничего не осталось.

Если ошибок не было, выход этого скрипта будет просто true, указывая, что транзакция действительна.

Теоретически, скрипт позволяет нам в каком-то смысле указать произвольные условия, которые должны быть выполнены для того, чтобы потратить монеты.

Но на сегодняшний день эта гибкость практически не используется.

Если мы посмотрим на скрипты, которые на самом деле были использованы в истории Биткойна, подавляющее большинство, 99,9 %, – это точно такой же скрипт pay-to-public-key-hash, который мы использовали в нашем примере.

Как мы видели, этот скрипт pay-to-public-key-hash просто указывает один публичный ключ, вернее его хэш, и требует подписи для этого публичного ключа, чтобы потратить монеты.

Однако существуют несколько других инструкций, которые действительно полезны.

Иногда используется специальный тип скрипта под названием «Pay-to-Script-Hash», который обрабатывает мультиподписи MULTISIG и который мы обсудим позже.

Вообще говоря, не существует большого разнообразия используемых скриптов.

Это связано с тем, что узлы биткойнов по умолчанию имеют белый список стандартных скриптов, и они отказываются принимать скрипты, отсутствующие в списке.

Это не означает, что эти другие скрипты нельзя использовать вообще; это просто усложняет их использование.

На самом деле это различие – это очень тонкая вещь, к которой мы вернемся, когда мы будем говорить об одноранговой сети Bitcoin.

Далее рассмотрим несколько видов стандартных скриптов.

Proof of burn доказательство сжигания – это скрипт, в котором биткойны никогда не могут быть потрачены.

Отправка монет в скрипт с доказательством сжигания устанавливает, что они уничтожены, так как нет никакой возможности для их расходования.

Одно из использований доказательства сжигания заключается в том, чтобы загрузить альтернативу биткойну, заставив людей уничтожить биткойн, чтобы получить монеты в новой системе.

Мы обсудим это более подробно позже.

Доказательство сжигания довольно просто реализовать: опкод OP_RETURN выбрасывает ошибку и маркирует транзакцию как недействительную.

Таким образом, любая новая транзакция, которая попытается использовать выход с OP_RETURN, будет недействительной и не будет учитываться в блокчейне.

Независимо от того, какие значения вы ставите перед OP_RETURN, эта инструкция будет выполнена и скрипт вернет false.

Так как выбрасывается ошибка, данные в скрипте, которые появляются после OP_RETURN, не будут обрабатываться.

Таким образом, это также возможность помещать произвольные данные в скрипт и, следовательно, в цепочку блоков.

Если по какой-то причине вы хотите написать свое имя или хотите установить отметку времени и доказать, что знаете определенные данные в определенное время, тем самым, например, внести доказательство авторских прав на документ, вы можете создать транзакцию биткойнов с очень малой суммой и инструкцией OP_RETURN.

Вы можете уничтожить очень маленькую сумму валюты, но вы можете написать все, что захотите, в цепочку блоков, которая будет храниться всегда.

Теперь о скрипте Pay-to-script-hash.

Механизм работы скриптов Биткойна подразумевает, что отправитель монет должен точно указать скрипт.

Но это иногда становится затруднительным.

Скажем, например, вы являетесь покупателем интернет-магазина, и вы собираетесь что-то заказать.

И вы говорите: «Хорошо, я готов заплатить. Скажите мне адрес, на который я должен отправить свои монеты».

Теперь предположим, что компания, в которой вы заказываете товар, использует адрес MULTISIG с несколькими приватными ключами, то есть для их подписи используются несколько приватных ключей для дополнительной защиты.

Затем, так как вы должны указать это, продавец должен будет сказать вам: «Мы используем MULTISIG, и мы попросим вас отправить монеты с использованием сложного скрипта».

На что вы могли бы сказать: «Я не знаю, как это сделать. Это слишком сложно. Как потребитель, я просто хочу отправить монеты на простой адрес».

Для решения этой проблемы, в биткойне есть умный хак.

Вместо того, чтобы отправитель указывал весь скрипт, отправитель может указать только хэш скрипта, который понадобится для последующей траты этих монет.

Поэтому отправителю нужно просто указать очень простой скрипт, который просто хэширует верхнее значение в стеке и проверяет, соответствует ли оно требуемому скрипту траты монет.

Получателю этих монет необходимо указать в качестве значения данных, сам скрипт, чей хэш указан отправителем.

После этого произойдет второй этап проверки.

То есть, верхнее значение данных из стека будет переинтерпретировано в качестве инструкций, а затем оно будет выполняться во второй раз уже как скрипт.

Итак, мы видим, что здесь выполняются два этапа.

Сначала это был традиционный скрипт, который проверял, что скрипт потребления монет имеет правильный хеш.

И после этого скрипт потребления монет де-сериализуется и запускается как скрипт.

И вот где будет происходить фактическая проверка подписи.

Создание поддержки для этого типа скриптов P2SH было довольно сложным, поскольку этот тип скриптов не был частью первоначальной спецификации Bitcoin.

Он был добавлен позже.

Это, вероятно, самая известная функция, добавленная в биткойн, которой не было в исходной спецификации.

И она решает несколько важных проблем.

Она облегчает жизнь отправителю, так как получатель может просто указать хэш, на который отправитель отправляет деньги.

В нашем примере, Алисе не нужно беспокоиться о том, что Боб использует multisig, она просто отправляет деньги на адрес P2SH Боба, и ответственность Боба заключается в том, чтобы указать этот сложный скрипт, когда он хочет потратить монеты.

P2SH также ускоряет обработку.

Так, майнерам нужно отслеживать набор выходных скриптов, которые еще не были потрачены, а с P2SH выходные скрипты намного меньше, так как они указывают только хеш.

Вся сложность переносится на входные скрипты.

Теперь, когда мы понимаем, как работают скрипты Bitcoin, давайте взглянем на некоторые из применений, которые могут быть реализованы с помощью этого языка сценариев.

Оказывается, что мы можем делать много полезных вещей, которые оправдывают использование языка сценариев вместо того, чтобы просто указывать публичные ключи.

Рассмотрим транзакцию условного депонирования – это депонирование определенной суммы покупателем у третьего лица под определенные условия при сомнениях в добросовестности продавца.

Скажем, Алиса и Боб хотят вести дела друг с другом – Алиса хочет заплатить Бобу в Биткойнах, чтобы Боб отправил некоторый физический товар Алисе.

Проблема в том, что Алиса не хочет платить до тех пор, пока она не получит товар, а Боб не хочет отправлять товар до тех пор, пока он не будет оплачен.

Что мы можем с этим поделать?

Хорошим решением в биткойне, которое можно было бы использовать на практике, является введение третьей стороны и транзакция с депонированием.

Транзакция с депонированием может быть реализована достаточно просто с использованием мультиподписи MULTISIG.

Алиса не отправляет деньги непосредственно Бобу, а вместо этого создает транзакцию MULTISIG, для которой требуется два из трех человек, чтобы потратить монеты.

И эти три человека будут Алисой, Бобом, и некоторым сторонним арбитром Джуди, который вступит в игру, если возникнут какие-либо споры.

Поэтому, Алиса создает 2-из-3 транзакцию MULTISIG, которая отправляет некоторое количество монет, которыми она владеет, и указывает, что они могут быть потрачены, если будут две подписи из трех Алисы, Боба и Джуди.

Эта транзакция включена в цепочку блоков, и на данный момент эти монеты хранятся в депонировании между Алисой, Бобом и Джуди, так что любые два из них могут указать, куда должны уйти монеты.

В этот момент Боб убежден, что безопасно отправить товар Алисе, поэтому он отправит его по почте или каким-то другим способом.

Теперь, предположим, Алиса и Боб оба честны.

Поэтому Боб отправит товар, который ожидает Алиса, и когда Алиса получит товар, Алиса и Боб подпишут транзакцию, потратив средства из депонирования и отправив их Бобу.

Обратите внимание, что в этом случае, когда Алиса и Боб честны, Джуди не нужно вмешиваться.

Не было никакого спора, и подписи Алисы и Боба соответствовали требованию 2-из-3 транзакции MULTISIG.

Так что в нормальном случае это ничем не отличается, как если бы Алиса просто отправила бы Бобу деньги, но это требует одной дополнительной транзакции.

Но что могло бы произойти, если бы Боб не отправил товар или товар потерялся бы на почте?

Или, может быть, товар отличался бы от того, который заказывала Алиса?

Алиса теперь не хочет платить Бобу, потому что думает, что ее обманули, и она хочет вернуть свои деньги.

Поэтому Алиса определенно не собирается подписывать транзакцию, которая передает деньги Бобу.

Но Боб также может отрицать любые нарушения и отказываться подписывать транзакцию, которая возвращает деньги Алисе.

Здесь необходимо принять участие Джуди.

Джуди придется решить, кто из этих двух людей заслуживает денег.

Если Джуди решит, что Боб обманул, Джуди подпишет сделку вместе с Алисой, отправив деньги с эсквота обратно Алисе.

Подписи Алисы и Джуди отвечают требованиям 2-из-3 транзакции MULTISIG, и Алиса вернет себе деньги.

И, конечно, если Джуди думает, что здесь виновата Алиса, и Алиса просто отказывается платить, Джуди может подписать транзакцию вместе с Бобом, отправив деньги Бобу.

Поэтому в этом случае Джуди решает, какой будет результат.

Но ей не придется участвовать, если нет спора.

Еще одно интересное применение скриптов – это то, что называют зелеными адресами.

Предположим, Алиса хочет заплатить Бобу, но Боб не в сети.

Так как он не в сети, Боб не может взять и посмотреть на цепочку блоков, чтобы увидеть, находится ли там транзакция, которую послала Алиса.

Также возможно, что Боб находится в сети, но у него нет времени, чтобы посмотреть на цепочку блоков и дождаться подтверждения транзакции.

Помните, что обычно мы ждем, чтобы транзакция попала в цепочку блоков и была подтверждена шестью последующими блоками, что занимает около часа, прежде чем мы будем уверены, что транзакция действительно находится в цепочке блоков.

Но для некоторых товаров, таких как еда, Боб не может ждать час, чтобы начать доставку.

Если бы Боб был уличным продавцом, продающим хот-доги, маловероятно, что Алиса будет ждать около часа, чтобы получить еду.

Или, возможно, Боб по какой-либо другой причине вообще не имеет никакого подключения к Интернету и, следовательно, не сможет проверить цепочку блоков.

Чтобы решить эту проблему, чтобы вы могли отправлять деньги с помощью биткойна, не получая доступ к блокчейну, мы должны предоставить другую третью сторону, которую мы будем называть банком (на практике это может быть любой финансовый посредник).

Тогда Алиса связывается с ее банком и говорит: «Это я, Алиса. Я твой лояльный клиент. Вот моя карточка или мой идентификатор. И я бы хотела заплатить Бобу, не могли бы вы мне помочь?»

На что банк говорит: «Конечно. Я спишу эту сумму с вашего счета. И составлю транзакцию с одного из моих зеленых адресов на Боба».

Поэтому обратите внимание, что эти деньги поступают напрямую от банка к Бобу.

Какая-то сумма, конечно, может быть в обратном адресе, возвращающемся в банк.

Но, по сути, банк платит Бобу с банковского адреса, который мы называем зеленым адресом.

Более того, банк гарантирует, что он не будет дважды тратить эти деньги.

И, как только Боб видит, что эта транзакция подписана банком, если он доверяет гарантии банка не делать двойную трату этих денег, он может заранее принять то, что в конечном итоге это будут его деньги, когда транзакция будет подтверждена в цепочке блоков.

Обратите внимание, что это не гарантия, основанная на биткойнах.

Это реальная гарантия, и для того, чтобы эта система работала, Боб должен верить, что банк в реальном мире заботится о своей репутации и не будет по этой причине делать двойные траты.

И банк сможет сказать: «Вы можете посмотреть на мою историю. Я давно использую этот зеленый адрес, и я никогда не совершал по нему двойной траты. Поэтому я вряд ли сделаю это в будущем».

Таким образом, Бобу больше не нужно думать о доверии Алисе, о которой он ничего не знает.

Вместо этого он доверяет банку, что они не будут дважды тратить деньги, которые они ему отправили.

Конечно, если банк когда-либо сделает двойную трату, люди перестанут доверять этим зеленым адресам.

Фактически, двумя наиболее известными онлайн-службами, которые реализовали зеленые адреса, были Instawallet и Mt. Gox, и обе в итоге закрылись, так как совершили двойную трату.

Сегодня зеленые адреса практически не используются.

Когда идея была впервые предложена, она привлекла внимание как способ сделать платежи быстрее и без доступа к цепочке блоков.

Затем, однако, люди разочаровались в ней по причине того, что она требует слишком большого доверия банку.

Третий пример применения скриптов биткойнов – это способ совершать эффективные микроплатежи.

Предположим, что Алиса – клиент, который хочет постоянно платить Бобу небольшую сумму денег за некоторую услугу, которую предоставляет Боб.

Например, Боб может быть поставщиком услуг мобильной связи для Алисы, и требует, чтобы она платила небольшую плату за каждую минуту, которую она проговорила со своего телефона.

Создание транзакции биткойнов для каждой минуты, которую Алиса проговорит по телефону, не будет работать.

Это создаст слишком много транзакций с комиссией за каждую транзакцию.

Поэтому, учитывая комиссию за каждую транзакцию, плата Алисы за услуги будет слишком высокой.

Поэтому нам хотелось бы, чтобы все эти небольшие платежи были объединены в один большой платеж в конце.

Оказывается, существует приемлемый способ это сделать.

Мы начинаем с транзакции, которая платит максимальную сумму на адрес MULTISIG, сумму которую Алисе когда-либо потребуется потратить, и этот адрес MULTISIG требует подписи как Алисы, так и Боба, чтобы разблокировать эти монеты.

Теперь, после первой истраченной минуты, когда Алиса использовала услугу, или, когда в первый раз Алисе нужно сделать микроплатеж, она подписывает транзакцию, тратя те монеты, которые были отправлены на адрес MULTISIG, отправляя одну единицу платежа Бобу и возвращая остальные монеты Алисе. После следующей использованной минуты Алиса подписывает еще одну транзакцию, на этот раз отдавая Бобу две единицы и отправляя остальную часть себе.

Обратите внимание, что эти транзакции подписаны только Алисой и еще не подписаны Бобом, и они не публикуются в блокчейне.

И Алиса будет продолжать отправлять эти транзакции Бобу каждую минуту, когда она использует эту услугу.

В конце концов, Алиса закончит использовать эту услугу и сообщит Бобу: «Я закончила, пожалуйста, прекратите мое обслуживание».

В этот момент Алиса прекратит подписывать дополнительные транзакции.

Услышав это, Боб скажет: «Отлично. Я отключаю ваш сервис, и я беру последнюю транзакцию, которую вы прислали мне, подписываю ее, и публикую ее в цепочке блоков».

Таким образом, последняя транзакция, которую Боб подписывает, выплачивает ему полностью за предоставленную им услугу и возвращает остальную часть денег Алисе.

Все эти промежуточные транзакции, подписанные Алисой, не попадут в цепочку блоков. И Бобу не нужно их подписывать. Они просто будут отброшены.

Технически все эти транзакции подразумевают возможность двойной траты.

Таким образом, в отличие от случая с зелеными адресами, где мы специально пытались избежать двойных трат с большой гарантией, в этом протоколе микроплатежей, мы фактически генерируем огромное количество потенциальных двойных трат.

На практике, однако, если обе стороны работают нормально, Боб никогда не будет подписывать какую-либо транзакцию, кроме последней, и в этом случае блокчейн фактически не увидит попыток двойной траты.