Script是智能合約的開發(fā)語言能讓加密貨幣適應(yīng)不同的編程環(huán)境

2019-09-24 14:14:36 來源：區(qū)塊網(wǎng)

比特幣為世界帶來了首個(gè)智能合約開發(fā)語言——Script，其能夠讓不同的加密貨幣在不同的編程環(huán)境下被使用。然而這一概念在極具顛覆性的同時(shí)，使用

比特幣為世界帶來了首個(gè)智能合約開發(fā)語言——Script，其能夠讓不同的加密貨幣在不同的編程環(huán)境下被使用。然而這一概念在極具顛覆性的同時(shí)，使用起來卻有一定難度，特別是在較為復(fù)雜的花費(fèi)環(huán)境下。無論是編寫較為復(fù)雜的智能合約，還是驗(yàn)證合約是否正確運(yùn)行其職能，都很容易出現(xiàn)人為錯(cuò)誤，在關(guān)系到資產(chǎn)安全的情況下，對(duì)于腳本程序運(yùn)行條件正確性的驗(yàn)證變得尤為重要.

在過去的一年中，區(qū)塊鏈工程師Andrew Poelstra, Pieter Wuille(比特幣核心開發(fā)人員、同時(shí)也是隔離見證機(jī)制SegWit創(chuàng)建者)和Sanket Kanjalkar開始著手改進(jìn)這一點(diǎn)。通過將Script語言拆分簡化，保留其最基本的要素和功能，優(yōu)化出了新的編程語言——Miniscript——減少了原編程語言的復(fù)雜性，讓所有進(jìn)行比特幣編程的人們獲得更安全、便捷的體驗(yàn)。

從理論上來講Miniscript相比Script有了更多的明確的使用條件和限制，但實(shí)際上人們可以用它完成任何Script所能做的事情。Blockstream研發(fā)主管以及Miniscript聯(lián)合設(shè)計(jì)者Andrew Poelstra表示。

SCRIPT

我們首先來簡單了解一下Script語言。

每一筆比特幣交易都包含兩個(gè)主要部分：輸入和輸出，二者都有自己的代碼，輸入“解鎖”了代幣，而輸出將代幣再次“鎖住”，并規(guī)定了下一次被解鎖再次進(jìn)行交易輸入的條件，在這些條件中通常包括一個(gè)有效的加密簽名，更多的可能條件例如：該比特幣必須經(jīng)過一定的時(shí)間后，或必須含有特殊的密碼才能被使用或花費(fèi)。

交易中的這段代碼就是用Script創(chuàng)建的，Script是專門為比特幣設(shè)計(jì)的編程語言。其靈感來自于Forth，一種20世紀(jì)60年代發(fā)明的編程語言，最初設(shè)計(jì)用來操作射電望遠(yuǎn)鏡。不過，Script在經(jīng)過調(diào)整之后更加契合比特幣。

例如，Script中沒有使“循環(huán)”的操作碼：該語言不支持無限次執(zhí)行相同的計(jì)算。因?yàn)樵诒忍貛胖?，沒有必要無限次地執(zhí)行相同的計(jì)算，因?yàn)楸忍貛诺墓?jié)點(diǎn)們實(shí)際上并不通過計(jì)算進(jìn)行交易——而是驗(yàn)證交易。關(guān)于為什么會(huì)出現(xiàn)這種情況，Blockstream工程師羅素·奧康納在三年前就發(fā)布了文章:對(duì)比特幣和以太坊的腳本語言和理念進(jìn)行比較，其中進(jìn)行了較為詳細(xì)的解釋。

同時(shí)Script并沒有被“類化”，這意味著計(jì)算的結(jié)果可以以不同的方式被注釋和使用，舉個(gè)很簡單的例子，一個(gè)有效簽名的結(jié)果可能是“true”,而“true”可以被注釋轉(zhuǎn)化等于數(shù)字“1”進(jìn)而用于數(shù)學(xué)程式中，true=1，而true+true則可以被看成1+1=2，意味著如果交易最少需要兩個(gè)有效簽名進(jìn)行驗(yàn)證，則其滿足了這個(gè)條件。

這其實(shí)為我們引入了Script語言中最重要的一個(gè)屬性——“難以推理” 這基本意味著Script的計(jì)算結(jié)果能夠以多種方式被注釋轉(zhuǎn)化，即使一個(gè)簽名是無效的，在Script中其仍可以出于某些原因?qū)⑵渚帉憺橛行А?/p>

在Bitcoin Script中的確有一些運(yùn)算碼在運(yùn)行時(shí)鬧出荒唐事，例如，將一個(gè)簽名解釋為真/假值，在此之后將該布爾值轉(zhuǎn)化為數(shù)字(例如1/0)后編入堆棧索引中，再根據(jù)這一數(shù)值將堆棧重新排列，然而在實(shí)際運(yùn)行過程中其具體規(guī)則是非?；奶瓶尚Φ模琍oelstra解釋道。

這樣一來在通過Script處理一些問題時(shí)會(huì)很棘手，尤其是在花費(fèi)代幣的要求變得更加復(fù)雜，時(shí)一筆交易的發(fā)起者的代碼中可能會(huì)無意中包含了允許代幣在其他條件下被使用的信息，反過來也就是說，交易的收款方有可能因?yàn)闆]有注意到這樣的“漏洞”而被發(fā)現(xiàn)這樣信息的攻擊者攻擊受到損失。

總結(jié)來說，當(dāng)前Bitcoin Script的最大問題是在對(duì)較為復(fù)雜的程序進(jìn)行驗(yàn)證時(shí)比較困難。

問題的具體舉例

關(guān)于以上的問題如何限制了Script的實(shí)用性，下面我們舉一個(gè)具體一些的例子。

Blockstream Green Wallet錢包有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的“共同簽名”設(shè)置，錢包用戶掌控 2 個(gè)密鑰中的一個(gè)，Blockstream掌控另一個(gè)，這樣一來錢包中的數(shù)字資產(chǎn)能夠通過兩種方式被使用。用戶想要使用資產(chǎn)：用戶簽署了該筆交易并請求Blockstream一并簽署，通常Blockstream都會(huì)通過執(zhí)行(經(jīng)過郵箱或短信驗(yàn)證碼二次確認(rèn)后);

但可能發(fā)生的一種情況是：Blockstream這一端出現(xiàn)了問題——如公司跑路或者丟失了密鑰，或出于其他原因無法簽署。在這樣的情況下，用戶需要使用一個(gè)備用方案來完成這筆交易：如在鎖定時(shí)間過后，用戶可以在預(yù)定時(shí)間過后完成該筆交易。

這樣的解決方案似乎可行，但仍會(huì)受到限制，比如用戶將無法再使用任何其他比特幣的潛在智能合約，或在其終端增加更多靈活可擴(kuò)展的設(shè)置。

現(xiàn)在Green有一個(gè)適用于所有客戶的預(yù)備腳本，基本上就是一個(gè)簡單的多重簽名，但是我們并不真正在乎腳本講了什么，我們在乎的是，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，交易代幣是否有可能在不需要我們簽名的情況下被交易?如果用戶提出一些與常人不同的要求，但只要原則上這些要求是我們關(guān)心和在乎的，我們就應(yīng)該滿足和支持。

舉個(gè)例子，一些用戶以防有什么意外發(fā)生，希望讓他的另一半或家人在一年后能夠繼承使用這筆資產(chǎn);或以用戶是一家公司為例，其希望創(chuàng)建一個(gè)使用機(jī)制，例如需要三分之二或更多的董事會(huì)成員權(quán)限才能共同使用資產(chǎn)。

當(dāng)然從技術(shù)上來講，在比特幣腳本語言中以上的情況都是可以被實(shí)現(xiàn)的，但這將需要用戶設(shè)計(jì)一個(gè)自定義程序，而Blockstream(資產(chǎn)托管方)也需要確保參與其中。

這樣就太復(fù)雜了，“如果用戶任意提供給我們一個(gè)腳本語言，我們幾乎無法確定其是否滿足了我們所關(guān)心在乎的那個(gè)運(yùn)行條件，因?yàn)樗心_本行為的組合非常復(fù)雜，舉個(gè)例子，假如用戶提供的一個(gè)腳本程序看上去需要一個(gè)簽名進(jìn)行認(rèn)證，但我們還需要考慮，如果用戶提供了一個(gè)non-signiture會(huì)發(fā)生什么情況?其是否會(huì)觸發(fā)其他條件使資產(chǎn)能夠被調(diào)用?等等。”Poelstra解釋道。

Miniscript

在過去的一年中，Poelstra、Blockstream 核心技術(shù)工程師Pieter Wuille和Sanket Kanjalkar設(shè)計(jì)了Miniscript，Miniscript官方并不屬于Blockstream的產(chǎn)品。

簡而言之，Miniscript是一個(gè)“刪減版”的Script：從Script工具包Script toolkit中整合選擇了更加易用和易于被驗(yàn)證的工具，而除去極少數(shù)基本無人使用的工具外，幾乎所有Script能干的事Miniscript也能干。本質(zhì)上來講，一行Miniscript的代碼仍可以看作等于一行有效地Script代碼，只不過Miniscript通過防止代碼出現(xiàn)意料之外結(jié)果而盡可能的減少Bug的出現(xiàn)。

就拿我們上面提到過的問題來說，用戶可以利用Miniscript更加容易地設(shè)計(jì)出一個(gè)便于Blockstream驗(yàn)證其是否滿足運(yùn)行條件的設(shè)置，詳細(xì)來講，Blockstream能夠更加清晰地明白用戶資產(chǎn)的被使用條件，如，要么簽名通過，要么時(shí)間到了，不管用戶在其自定義程序端還夾雜了任何其他附加條件，如額外的時(shí)間要求、多重簽名等，說白了，使用了Miniscript，在Blockstream端來看可以免去那些花里胡哨的，可能影響驗(yàn)證條件或偷換概念的東西，更干凈利落。

Miniscript語言非常直接且可預(yù)測，其程序總能導(dǎo)向一個(gè)決策樹，將程序很清楚的呈現(xiàn)出來，就像圖像編碼，易于推理。

就在上周，Pieter Wuille在Medium發(fā)文再次介紹了Miniscript(Miniscript: 改進(jìn)后的比特幣腳本語言)，他拿一段在比特幣腳本語言中的代碼為例： OP_CHECKSIG OP_IFDUP OP_NOTIF OP_DUP OP_HASH160 OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIGVERIFY <144> OP_CSV OP_ENDIF

其中，A和B為公鑰，在Miniscript中這段語言可以被精簡為：or_d(c:pk(A),and_v(vc:pk_h(B),older(144)))

這段代碼很清楚明了地表現(xiàn)了代幣的解鎖條件：A簽名通過;或者經(jīng)過 144 個(gè)區(qū)塊后B簽名通過。而很大一部分的Script可以以這樣的方式編寫。

策略語言和投入使用

盡管Miniscript也還在繼續(xù)開發(fā)中，但其早期版本已經(jīng)發(fā)布并可以投入使用了。

甚至為了讓編寫Miniscript變得更加簡單，Wuille還設(shè)計(jì)了一種“策略語言”，策略語言更像是用戶編寫自己熟悉的語言，其最終可以被編譯至Miniscript格式，進(jìn)而可以被用于Script，并入比特幣交易輸出中。

這種策略語言的最大好處就是，它會(huì)在根據(jù)腳本編寫的不同情況下，盡可能地自動(dòng)地轉(zhuǎn)換至最合適、高效的Miniscript格式。

在Script里你可以有非常多的編寫方式表達(dá)‘或(or)’;有非常多的編寫方式表達(dá)‘和(and)’，但當(dāng)然其中總有一些表達(dá)方法是更高效的，而策略語言中‘或(or)’、‘和and’和其他條件的表達(dá)方式是固定的，Pieter Wuille還設(shè)計(jì)編寫了一個(gè)超極簡單明了的編譯器(compiler),讓策略語言能夠以最優(yōu)的方式轉(zhuǎn)化至Miniscript格式。

根據(jù)其線上編譯器，剛剛我們舉例編碼在策略語言中可以再次被轉(zhuǎn)化為：or(99@pk(A),1@and(pk(B),older(144)))

這樣的寫法意思是：左邊的 “或(or)”被采用的概率是99%(A簽名通過);右邊情況“和(and)”(經(jīng)過144個(gè)區(qū)塊后B簽名通過)發(fā)生概率為1%。