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北京大学肖臻老师《区块链技术与应用》公开课第 9 讲的主题是**“比特币的脚本”**。本课深入探讨了比特币交易的底层结构、输入输出的关联以及脚本执行的逻辑。

以下是根据视频内容及你提供的图片进行的详细总结：

一、 比特币交易的宏观结构

比特币的交易并非简单的“ A 转账给 B ”，而是一个包含多个字段的复杂 JSON 对象。

• 基础元数据：包括交易 ID (txid)、版本号、大小 (size) 和锁定时间 (locktime)。
• 确认数 (confirmations)：表示该交易所在区块之后已经产生了多少个区块，确认数越多，交易越不可篡改。
• 输入 (vin) 与输出 (vout)：这是交易的核心，每一笔交易都是将之前的输出作为现在的输入，并产生新的输出。

二、 交易的输入与输出细节

比特币通过脚本系统实现了资金的转移和锁定。

1. 交易输入 (vin)

• 引用来源：每个输入必须指明资金来源，即前一笔交易的 ID (txid) 和对应的输出索引 (vout)。
• 解锁脚本 (scriptSig)：包含发送者的数字签名和公钥，用于证明对这笔资金的所有权。

2. 交易输出 (vout)

• 金额 (value)：该输出对应的比特币数量。
• 锁定脚本 (scriptPubKey)：定义了花费这笔钱的条件，通常要求提供能与特定公钥哈希匹配的签名。
• 地址 (addresses)：虽然代码中显示为地址，但本质上是公钥哈希的 Base58 编码。

三、 脚本执行逻辑：P2PKH

比特币最常见的交易类型是P2PKH(Pay-to-Pubkey-Hash)。其验证过程是将当前交易的scriptSig和前一笔交易的scriptPubKey拼接在一起执行。

执行步骤如下（基于栈的操作）：

1. PUSHDATA(Sig)：将签名压入栈。
2. PUSHDATA(PubKey)：将公钥压入栈。
3. DUP：复制栈顶的公钥。
4. HASH160：将栈顶公钥进行哈希处理。
5. PUSHDATA(PubKeyHash)：将预期的公钥哈希（来自锁定脚本）压入栈。
6. EQUALVERIFY：比较两个哈希值是否一致。如果不一致，脚本执行失败。
7. CHECKSIG：利用栈中的公钥验证签名的有效性。如果验证通过，返回TRUE，交易合法。

四、 全节点在脚本系统中的角色

全节点是脚本执行的实际操作者：

• 验证合法性：全节点通过执行上述脚本，验证网络上每一笔交易的输入是否真实引用了有效的 UTXO，以及签名是否正确。
• 维护 UTXO 集合：为了提高验证效率，全节点在内存中维护 UTXO 集合，这样在收到新交易时，无需扫描整个硬盘账本即可确认资金是否已被花费。
• 决定打包逻辑：全节点在验证脚本通过后，才会将交易放入交易池，并决定是否将其打包进下一个区块。

五、 核心名词总结

• ScriptSig：解锁脚本，证明“我有权花这笔钱”。
• ScriptPubKey：锁定脚本，规定“谁能花这笔钱”。
• Stack-based Language：比特币脚本是一种简单的、非图灵完备的、基于栈的编程语言，这种设计是为了安全，防止死循环攻击。
• UTXO (Unspent Transaction Output)：尚未被花费的交易输出，是比特币账本的基本组成单位。