Script (Bitcoin Script) - 術語詞典

Bitcoin Script 是比特幣交易中用於定義花費條件的堆疊式程式語言。每個 UTXO 都包含一個鎖定腳本（scriptPubKey），指定誰可以花費這筆資金；而花費時需要提供解鎖腳本（scriptSig）來滿足這些條件。

設計哲學

中本聰刻意將 Script 設計為圖靈不完備：

設計選擇	原因
無迴圈	防止無限執行，避免 DoS 攻擊
無狀態	確保驗證結果的確定性
有限操作碼	減少攻擊面，提高安全性
堆疊式執行	簡單可預測，易於驗證

這種設計確保每個腳本執行都能在有限時間內完成，並且相同的輸入永遠產生相同的結果。

執行機制

Script 使用後進先出（LIFO）堆疊執行：

執行流程：scriptSig + scriptPubKey
         ↓
   從左到右依序執行
         ↓
   資料推入堆疊，操作碼處理堆疊
         ↓
   最終堆疊頂部為 TRUE (非零) = 有效

執行範例：P2PKH 驗證

scriptSig:    <sig> <pubKey>
scriptPubKey: OP_DUP OP_HASH160 <pubKeyHash> OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG

執行過程：
1. <sig>           → 堆疊: [sig]
2. <pubKey>        → 堆疊: [sig, pubKey]
3. OP_DUP          → 堆疊: [sig, pubKey, pubKey]
4. OP_HASH160      → 堆疊: [sig, pubKey, hash(pubKey)]
5. <pubKeyHash>    → 堆疊: [sig, pubKey, hash(pubKey), pubKeyHash]
6. OP_EQUALVERIFY  → 驗證兩個 hash 相等，堆疊: [sig, pubKey]
7. OP_CHECKSIG     → 驗證簽名，堆疊: [TRUE]

常見操作碼分類

堆疊操作

操作碼	十六進制	功能
OP_DUP	0x76	複製堆疊頂部元素
OP_DROP	0x75	移除堆疊頂部元素
OP_SWAP	0x7c	交換頂部兩個元素
OP_ROT	0x7b	旋轉頂部三個元素

密碼學操作

操作碼	十六進制	功能
OP_SHA256	0xa8	SHA-256 雜湊
OP_HASH160	0xa9	SHA-256 後 RIPEMD-160
OP_HASH256	0xaa	雙重 SHA-256
OP_CHECKSIG	0xac	驗證 ECDSA 簽名
OP_CHECKMULTISIG	0xae	驗證多重簽名

流程控制

操作碼	十六進制	功能
OP_IF	0x63	條件執行開始
OP_ELSE	0x67	條件分支
OP_ENDIF	0x68	條件執行結束
OP_VERIFY	0x69	驗證頂部為真，否則失敗
OP_RETURN	0x6a	標記輸出不可花費

時間鎖操作

操作碼	十六進制	功能
OP_CHECKLOCKTIMEVERIFY	0xb1	絕對時間鎖（BIP-65）
OP_CHECKSEQUENCEVERIFY	0xb2	相對時間鎖（BIP-112）

標準腳本類型

P2PKH（Pay-to-Public-Key-Hash）

最傳統的地址格式，以 1 開頭：

鎖定腳本（25 bytes）:
OP_DUP OP_HASH160 <20-byte pubKeyHash> OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG

解鎖腳本:
<signature> <publicKey>

P2SH（Pay-to-Script-Hash）

支援複雜腳本，地址以 3 開頭：

鎖定腳本（23 bytes）:
OP_HASH160 <20-byte scriptHash> OP_EQUAL

解鎖腳本:
<data> ... <redeemScript>

P2WPKH（Pay-to-Witness-Public-Key-Hash）

SegWit 原生格式，地址以 bc1q 開頭：

鎖定腳本（22 bytes）:
OP_0 <20-byte pubKeyHash>

見證資料:
<signature> <publicKey>

P2WSH（Pay-to-Witness-Script-Hash）

SegWit 腳本格式：

鎖定腳本（34 bytes）:
OP_0 <32-byte scriptHash>

見證資料:
<data> ... <witnessScript>

P2TR（Pay-to-Taproot）

Taproot 格式，地址以 bc1p 開頭：

鎖定腳本（34 bytes）:
OP_1 <32-byte tweaked-pubKey>

花費方式:
- 金鑰路徑：直接 Schnorr 簽名
- 腳本路徑：揭示 Tapscript + 控制區塊

進階腳本應用

多重簽名（2-of-3）

鎖定腳本:
OP_2 <pubKey1> <pubKey2> <pubKey3> OP_3 OP_CHECKMULTISIG

解鎖腳本:
OP_0 <sig1> <sig2>

注意：OP_0 是由於 OP_CHECKMULTISIG 的歷史 bug，會多消耗一個堆疊元素。

時間鎖合約

# 2024年1月1日後才能花費
OP_CHECKLOCKTIMEVERIFY:
<locktime: 1704067200> OP_CHECKLOCKTIMEVERIFY OP_DROP
<pubKey> OP_CHECKSIG

# 100 個區塊後才能花費
OP_CHECKSEQUENCEVERIFY:
<sequence: 100> OP_CHECKSEQUENCEVERIFY OP_DROP
<pubKey> OP_CHECKSIG

雜湊時間鎖合約（HTLC）

閃電網路的核心機制：

OP_IF
    # 知道 preimage 的人可以花費
    OP_HASH160 <hash> OP_EQUALVERIFY
    <receiverPubKey> OP_CHECKSIG
OP_ELSE
    # 超時後發送者可以取回
    <timeout> OP_CHECKLOCKTIMEVERIFY OP_DROP
    <senderPubKey> OP_CHECKSIG
OP_ENDIF

Script 大小限制

限制類型	數值
腳本最大長度	10,000 bytes
堆疊元素最大數量	1,000
單個元素最大長度	520 bytes
操作碼執行上限	201（非推送操作）
多簽金鑰上限	20 個（傳統） / 無限制（Tapscript）

Tapscript 改進

Taproot 引入的 Tapscript 對傳統 Script 做了多項改進：

Schnorr 簽名：使用 OP_CHECKSIGADD 替代 OP_CHECKMULTISIG
移除限制：無多簽金鑰數量限制
批次驗證：多個簽名可同時驗證，提高效率
成功操作碼：OP_SUCCESSx 預留未來升級空間

# Tapscript 多簽（更高效）
<pubKey1> OP_CHECKSIG
<pubKey2> OP_CHECKSIGADD
<pubKey3> OP_CHECKSIGADD
OP_2 OP_EQUAL

安全注意事項

避免重複使用地址：每個地址應只使用一次
注意 OP_RETURN：資料輸出不可花費
時間鎖精度：區塊時間可被礦工操控 ±2 小時
腳本複雜度：複雜腳本增加手續費和錯誤風險

開發工具

btcdeb：Script 除錯器
miniscript：高階 Script 編譯語言
Bitcoin Core：decodescript RPC 命令
bdk/rust-bitcoin：Rust Script 處理庫