Bitcoin Script والتحقق من توقيعات UTXO

يستخدم Bitcoin مخرجات المعاملات غير المُنفقة (UTXOs). كل UTXO هو عملة تحتوي على برنامج قفل (scriptPubKey). ولإنفاقها، يقدّم المُنفِق برنامج فتح (scriptSig) يستوفي شروط برنامج القفل. وتتميز UTXOs بأنها ذرّية — إما مُنفقة أو غير مُنفقة، ولا يمكن إنفاق جزء منها.

Bitcoin Script هي لغة تعتمد على المكدس وغير مكتملة تورنغ. تُنفَّذ البرامج بدفع البيانات وتشغيل رموز التشغيل. لا توجد حلقات ولا استدعاءات递归 — لذا تنتهي البرامج دائمًا. يمنع هذا القيد المتعمد هجمات حجب الخدمة، ويجعل التحقق من البرنامج ذا تعقيد O(n) بالنسبة إلى طول البرنامج.

نوع المخرجات الأكثر شيوعًا. scriptPubKey: OP_DUP OP_HASH160 OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG. scriptSig: . التنفيذ: ادفع التوقيع والمفتاح العام، ثم انسخ المفتاح العام، وطبّق hash160، وقارن النتيجة بالتجزئة المضمّنة، وتحقق من توقيع ECDSA. إذا نجحت جميع الخطوات، تصبح العملة قابلة للإنفاق.

تتبّع المكدس في P2PKH: ادفع ؛ ادفع ؛ OP_DUP → ادفع نسخة؛ OP_HASH160 → طبّق hash160 على العنصر العلوي؛ ادفع ؛ OP_EQUALVERIFY → أخرج عنصرين، وافشل إذا لم يكونا متساويين؛ OP_CHECKSIG → أخرج التوقيع والمفتاح العام، وتحقق من ECDSA، ثم ادفع TRUE أو FALSE. ينجح البرنامج إذا كانت النتيجة TRUE.

يستخدم Bitcoin خوارزمية ECDSA على المنحنى secp256k1 (منحنى Koblitz، y^2 = x^3 + 7 mod p). يكون المفتاح الخاص d ∈ [1, n-1]. والمفتاح العام Q = d*G. Sign(m): قيمة k عشوائية؛ r = (k*G).x mod n؛ s = k^{-1}(H(m)+r*d) mod n. التوقيع = (r, s). ويُرمَّز بترميز DER داخل scriptSig.

تلتزم توقيعات Bitcoin بأجزاء محددة من المعاملة: SIGHASH_ALL (الافتراضي): توقيع جميع المدخلات والمخرجات. SIGHASH_SINGLE: توقيع المخرج المناظر فقط. SIGHASH_NONE: عدم توقيع أي مخرجات (وهو خطر). SIGHASH_ANYONECANPAY: توقيع المدخل الخاص بالموقّع فقط — ما يتيح إجراء معاملات تعاونية.

يتيح P2SH إخفاء شروط الإنفاق المعقدة خلف تجزئة. scriptPubKey: OP_HASH160 OP_EQUAL. scriptSig: . التنفيذ: التحقق من أن hash(redeemScript) == scriptHash، ثم تنفيذ redeemScript. يتيح ذلك التوقيع المتعدد دون كشف الشروط حتى وقت الإنفاق.

redeemScript: OP_2 OP_3 OP_CHECKMULTISIG. scriptSig: OP_0 . يعمل OP_0 على تجاوز خطأ في OP_CHECKMULTISIG، إذ يُخرج عنصرًا إضافيًا من المكدس. ويتطلب التوقيع المتعدد 2 من 3 أي توقيعين من أصل ثلاثة.

ينقل الشاهد المنفصل (Segregated Witness، أو SegWit، وفق BIP-141) التوقيعات من scriptSig إلى حقل witness منفصل. ويعالج قابلية تحوير المعاملة (إذ يتغير المعرّف إذا تغيّر scriptSig). scriptPubKey في P2WPKH: OP_0 <20-byte pubKeyHash>. الشاهد: [ ].

يستخدم Taproot (BIP-340/341/342) توقيعات Schnorr وأشجار بناء الجملة المجردة المُحوَّلة إلى Merkle (MAST). الإنفاق الافتراضي: توقيع Schnorr واحد (لا يمكن تمييزه عن الإنفاق عبر مسار المفتاح). وتُخفى الشروط المعقدة داخل شجرة Merkle ولا تُكشف إلا عند استخدامها. وهذا يوفر الخصوصية والكفاءة.

يتحقق Bitcoin Core من البرامج باستخدام مفسّر مكدس. يستدعي CheckSig الدالة VerifyScript التي تشغّل scriptSig+scriptPubKey المدمجين. ولكل رمز تشغيل CHECKSIG، يستدعي CheckECDSASignature التي تتحقق من (r,s) المرمّز بترميز DER مقابل تجزئة المعاملة باستخدام secp256k1.

ما الذي يتحقق منه OP_CHECKSIG في برنامج P2PKH؟

تستخدم UTXOs لغة Bitcoin Script المعتمدة على المكدس. P2PKH: نمط الإنفاق الأكثر شيوعًا — التحقق من تجزئة مفتاح عام، ثم التحقق من توقيع ECDSA. يعالج SegWit قابلية التحوير، ويضيف Taproot توقيعات Schnorr وMAST. التالي: تحليل التشفير التفاضلي.