Bitcoin Script là gì? Giới thiệu và ứng dụng trong mạng lưới Bitcoin

1. Bitcoin Script là gì?

Bitcoin Script là một ngôn ngữ lập trình đơn giản, được sử dụng trong hệ thống Bitcoin để xác định các điều kiện mà một giao dịch phải tuân theo để được xác nhận. Khác với các ngôn ngữ lập trình thông thường, Bitcoin Script không phải là Turing-complete, nghĩa là nó không thể thực hiện các vòng lặp hoặc các phép tính phức tạp khác. Điều này giúp đảm bảo tính an toàn và bảo mật cho mạng lưới Bitcoin.

Bitcoin Script là ngôn ngữ mà Bitcoin sử dụng để thực hiện mọi chức năng của nó, từ việc gửi tiền từ một ví đến việc cho phép tạo tài khoản nhiều người dùng. Tất cả những tính năng này đều nằm trong một công cụ đơn giản, mở rộng và mạnh mẽ.

2. Cấu trúc của Bitcoin Script

Bitcoin Script sử dụng mô hình ngăn xếp (stack-based) để thực hiện các lệnh. Một kịch bản (script) bao gồm một chuỗi các lệnh (opcodes) và dữ liệu, được thực thi tuần tự từ trái sang phải. Khi một lệnh được thực hiện, nó có thể thêm dữ liệu vào ngăn xếp, lấy dữ liệu từ ngăn xếp, hoặc thực hiện các phép toán trên dữ liệu trong ngăn xếp.

Bitcoin Script không phải là ngôn ngữ Turing hoàn chỉnh vì chức năng của nó bị giới hạn và không thể có các vòng lặp. Sự hạn chế này là có chủ ý vì nó ngăn chặn các vòng lặp vô hạn và lỗi thực thi. Nếu không, các phần mềm độc hại có thể tạo ra các phép toán phức tạp để tiêu thụ tỷ lệ băm và làm chậm hệ thống Bitcoin.

3. Các loại Script trong Bitcoin

Có hai loại script chính trong Bitcoin: ScriptPubKey và ScriptSig.

ScriptPubKey: Đây là script được lưu trữ trong một đầu ra giao dịch (transaction output). Nó xác định điều kiện mà một giao dịch phải đáp ứng để chi tiêu đầu ra này. Ví dụ, một ScriptPubKey có thể yêu cầu một chữ ký hợp lệ từ một khóa công khai nhất định.
ScriptSig: Đây là script được lưu trữ trong một đầu vào giao dịch (transaction input). Nó cung cấp dữ liệu cần thiết để thỏa mãn điều kiện của ScriptPubKey. Ví dụ, một ScriptSig có thể chứa một chữ ký và khóa công khai để chứng minh rằng người gửi có quyền chi tiêu đầu ra.

4. OP_CODES trong Bitcoin Script

Trong tin học, một OP_CODE (Operation Code) là một phần của một lệnh ngôn ngữ máy xác định thao tác cần thực hiện. Trong Bitcoin và nhiều loại tiền điện tử khác, OP_CODES là xương sống của hệ thống cho phép lập trình các lệnh giao dịch. Bitcoin Script thực chất là một tập hợp các lệnh được lập trình được ghi lại với mỗi giao dịch. Các lệnh này mô tả cách người dùng có thể truy cập và sử dụng bitcoin có sẵn trên mạng.

Bitcoin Script có khả năng định nghĩa 256 OP_CODES, khác nhau từ số 0 đến 255. Trong số 256 OP_CODES này, hiện có tổng cộng 116 đang hoạt động. Các OP_CODES này cho phép thực hiện các thao tác khác nhau trong Bitcoin và lập lịch giao dịch của nó, chẳng hạn như kiểm soát luồng dữ liệu, quản lý hằng số, quản lý ngăn xếp, quản lý logic, tính toán số học, khóa thời gian, các từ giả và các thao tác mã hóa.

Trong Bitcoin, OP_CODES được sử dụng để thực hiện các lệnh trong script. Chúng bao gồm các thao tác như:

OP_DUP: Sao chép mục trên đỉnh ngăn xếp.
OP_HASH160: Mã hóa đầu vào hai lần: đầu tiên với SHA-256 và sau đó với RIPEMD-160.
OP_EQUALVERIFY: Xác minh rằng dữ liệu đã nhập là chính xác và hợp lệ.
OP_CHECKSIG: Tóm tắt các đầu ra, đầu vào và script của toàn bộ giao dịch trong một hash. Chữ ký được sử dụng phải là chữ ký hợp lệ cho hash này và phải ở bên cạnh khóa công khai.

Những OP_CODES này cho phép thực hiện các giao dịch an toàn và có thể lập trình trên mạng lưới Bitcoin.

5. Ứng dụng của Bitcoin Script

Bitcoin Script được sử dụng để tạo ra nhiều tính năng mạnh mẽ cho Bitcoin, bao gồm:

Giao dịch đa chữ ký:

Một giao dịch yêu cầu nhiều chữ ký từ các bên khác nhau để được xác nhận. Điều này giúp tăng cường bảo mật và giảme

Mặc dù Bitcoin Script không thể thực hiện các hợp đồng thông minh phức tạp như Ethereum, nó vẫn có thể được sử dụng để tạo ra các hợp đồng thông minh đơn giản như giao dịch có thời gian khóa (time-locked transactions) hoặc giao dịch dựa trên điều kiện nhất định.

Kênh thanh toán:

Bitcoin Script cho phép tạo ra các kênh thanh toán, nơi mà hai bên có thể thực hiện nhiều giao dịch mà không cần phải ghi lại tất cả các giao dịch này trên blockchain, giúp tiết kiệm thời gian và chi phí.

6. Lợi ích và Hạn chế của Bitcoin Script

6.1. Lợi ích

Bảo mật cao: Với mô hình ngăn xếp và không có khả năng thực hiện các vòng lặp phức tạp, Bitcoin Script giúp giảm thiểu các lỗ hổng bảo mật.
Hiệu suất tốt: Do tính đơn giản và hạn chế về khả năng, Bitcoin Script giúp duy trì hiệu suất của mạng lưới Bitcoin.
Ngăn chặn lỗi hệ thống: Ngôn ngữ lập trình này giúp ngăn chặn việc tạo ra các lỗi trong hệ thống và việc sử dụng các giao dịch quá phức tạp không cần thiết.

6.2. Hạn chế

Hạn chế về tính năng: Do không phải là Turing-complete, Bitcoin Script không thể thực hiện các hợp đồng thông minh phức tạp.
Khó học và sử dụng: Bitcoin Script có cú pháp và cấu trúc đặc thù, đòi hỏi người dùng phải có kiến thức chuyên sâu để hiểu và sử dụng hiệu quả.

7. Ví dụ về Bitcoin Script

Dưới đây là một ví dụ đơn giản về Bitcoin Script được sử dụng cho các giao dịch Bitcoin loại P2PKH (Pay to Public Key Hash). Đây là một script chuẩn và thực tế là cách phổ biến nhất để gửi bitcoin. Ví dụ này bao gồm hai phần chính: scriptPubKey và scriptSig.

Ví dụ:

scriptPubKey: OP_DUP OP_HASH160 OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG

scriptSig:

Giải thích chi tiết giao dịch:

OP_DUP: Sao chép mục trên đỉnh ngăn xếp.
OP_HASH160: Mã hóa đầu vào hai lần: đầu tiên với SHA-256 và sau đó với RIPEMD-160.
OP_EQUALVERIFY: Xác minh rằng dữ liệu đã nhập là chính xác và hợp lệ.
OP_CHECKSIG: Tóm tắt các đầu ra, đầu vào và script của toàn bộ giao dịch trong một hash. Chữ ký được sử dụng phải là chữ ký hợp lệ cho hash này và phải ở bên cạnh khóa công khai.

Quy trình thực hiện script:

Public Key ban đầu của chủ sở hữu được sao chép.
Public Key sao chép này sau đó trải qua quá trình băm (hashing) với SHA-256 và sau đó với RIPEMD-160.
Kết quả của các hàm băm này được so sánh với Public Key Hash trong scriptPubKey để đảm bảo rằng nó khớp và được xác minh là hợp lệ.
Nếu khớp, script tiếp tục thực thi và OP_CHECKSIG được thực hiện để xác minh chữ ký với khóa công khai.

Bằng cách này, tất cả các điều kiện được xác định trong script được thực hiện một cách an toàn và có kế hoạch.

8. Kết luận

Bitcoin Script đóng vai trò quan trọng trong hệ thống Bitcoin, giúp xác định và kiểm tra các điều kiện của giao dịch. Mặc dù có một số hạn chế, nhưng với tính bảo mật cao và hiệu suất tốt, Bitcoin Script vẫn là một công cụ mạnh mẽ cho các ứng dụng tài chính phi tập trung. Nếu bạn quan tâm đến việc phát triển và ứng dụng Bitcoin, việc hiểu rõ về Bitcoin Script là một bước đi không thể thiếu.

Đọc thêm: