比特币脚本语言（Script）入门指南

比特币不仅是一种去中心化的数字货币，它背后的技术也蕴含着许多精妙的设计。其中，比特币脚本语言（Script） 是比特币交易系统中的核心组成部分之一。它是一种基于栈的、非图灵完备的脚本语言，用于定义交易的锁定和解锁条件。本文将带你深入了解比特币脚本语言的基本原理、语法结构、常见脚本类型及其应用，帮助你从零开始掌握这一关键技术。

一、什么是比特币脚本语言？

比特币交易的本质是将币从一个地址转移到另一个地址。在比特币中，每一笔交易的输出（Output）都会附带一个锁定脚本（Locking Script），而每一笔交易的输入（Input）则会提供一个解锁脚本（Unlocking Script）。这两个脚本共同构成一个完整的验证过程。

比特币脚本语言的作用就是：验证某笔交易是否有权花费前一笔交易的输出。只有当解锁脚本与锁定脚本组合后，能够成功执行并返回“True”时，这笔交易才是合法的。

特点：

基于栈（Stack-based）：脚本语言的操作基于一个栈结构。 非图灵完备（Not Turing Complete）：脚本语言没有循环结构，不能执行任意复杂的计算。 确定性（Deterministic）：脚本的执行结果必须是确定的，不能依赖外部信息。

二、脚本语言的基本结构

比特币脚本语言由一系列操作码（OpCode）和数据组成。常见的操作码包括：

OP_DUP：复制栈顶元素 OP_HASH160：对栈顶元素进行 HASH160 哈希计算 OP_EQUALVERIFY：比较栈顶两个元素是否相等，不相等则失败 OP_CHECKSIG：验证签名是否有效

示例：P2PKH（Pay to Public Key Hash）

这是最常见的比特币交易类型，即支付到一个公钥哈希地址。

锁定脚本（scriptPubKey）： OP_DUP OP_HASH160 <pubKeyHash> OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG 解锁脚本（scriptSig）： <signature> <publicKey> 执行流程：

将签名和公钥压入栈：

[signature, publicKey]

执行 OP_DUP：复制公钥

[signature, publicKey, publicKey]

执行 OP_HASH160：对公钥进行哈希运算

[signature, publicKey, pubKeyHash’]

压入 <pubKeyHash>：

[signature, publicKey, pubKeyHash’, pubKeyHash]

执行 OP_EQUALVERIFY：比较两个哈希值，若不一致则失败

最后执行 OP_CHECKSIG：验证签名是否匹配公钥

若全部步骤通过，说明这笔交易是合法的。

三、常见脚本类型

1. P2PK（Pay to Public Key）

直接支付到一个公钥，而不是地址。锁定脚本如下：

<pubKey> OP_CHECKSIG

解锁脚本只需提供签名。

2. P2SH（Pay to Script Hash）

用于更复杂的交易逻辑，比如多重签名。锁定脚本为：

OP_HASH160 <scriptHash> OP_EQUAL

解锁脚本包括两个部分：

真正的解锁脚本（redeemScript） 其他必要的签名或数据

3. P2WPKH（Pay to Witness Public Key Hash）

隔离见证（SegWit）引入的新脚本类型，签名数据被移出交易输入，提高效率并减少手续费。

4. P2WSH（Pay to Witness Script Hash）

类似于 P2SH，但使用隔离见证格式，适用于复杂的脚本逻辑。

四、脚本语言的操作与执行流程

比特币脚本语言的操作基于栈结构，遵循“先入后出”的原则。每个操作码都对栈顶元素进行操作。

示例：执行 OP_ADD

假设栈中有两个数值 3 和 4：

[3, 4]

执行 OP_ADD 后：

[7]

条件判断与流程控制

虽然脚本语言不支持循环，但它支持基本的条件控制：

OP_IF / OP_ELSE / OP_ENDIF

例如：

OP_IF <trueScript> OP_ELSE <falseScript> OP_ENDIF

这些操作码常用于构建多签、时间锁等复杂逻辑。

五、脚本语言的应用场景

1. 多重签名（Multisig）

多重签名脚本用于实现多人控制的账户。例如 2-of-3 多签：

2 <pubKey1> <pubKey2> <pubKey3> 3 OP_CHECKMULTISIG

解锁时需提供两个签名。

2. 时间锁（Timelocks）

通过 OP_CHECKLOCKTIMEVERIFY（CLTV）或 OP_CHECKSEQUENCEVERIFY（CSV）实现时间限制，控制资金在特定时间后才可使用。

3. 原子交换（Atomic Swap）

利用哈希时间锁定合约（HTLC）实现跨链交易，无需信任第三方。

4. 智能合约原型

虽然比特币脚本语言功能有限，但通过组合操作码，可以实现一些基础的智能合约功能，如条件支付、代币发行等。

六、脚本语言的安全性与限制

安全性

所有脚本执行必须是确定性的，避免因外部状态导致交易验证失败。 脚本大小和执行步骤有限制，防止资源滥用。

限制

无法进行循环或复杂计算。 无法访问外部数据源（如API）。 不支持变量和函数。

这些限制使得比特币脚本语言更适合于实现价值转移而非复杂逻辑，但也正是这些限制保证了系统的安全性和可扩展性。

七、总结

比特币脚本语言虽然功能有限，但它为比特币交易提供了灵活而安全的验证机制。理解脚本语言的工作原理，有助于我们更深入地掌握比特币交易机制、构建更复杂的支付逻辑，甚至探索其在智能合约领域的潜力。

随着隔离见证（SegWit）、Taproot 等升级的推进，比特币脚本语言也在不断演进，未来将支持更丰富的功能和更高效的执行方式。对于区块链开发者和爱好者来说，掌握脚本语言是一项基础而重要的技能。

参考资料

Bitcoin Wiki – Script Bitcoin Core Documentation 《精通比特币》（Andreas M. Antonopoulos）

如果你对脚本语言感兴趣，建议使用工具如 Bitcoin Script Playground 进行实践操作，加深理解。