最近兩周我在研究BTC生態(tài)和各種銘文項目的時候，發(fā)現(xiàn)很少有文章能夠清晰地把原理和技術細節(jié)介紹的清楚：比如銘文在鑄造的時候，交易是如何發(fā)起的，UTXO里面的sats到底是怎么被追蹤的，銘刻的內容到底是放在腳本什么地方，以及BRC20在轉賬的時候為何需要兩次操作?我發(fā)現(xiàn)不了解這些技術細節(jié)，就很難搞明白 BRC20,BRC420,atomicals, stamps, 符文Runes這些各種協(xié)議的區(qū)別，本文將深入到BTC區(qū)塊鏈的基礎知識，試著回答上述問題。

BTC的區(qū)塊結構

區(qū)塊鏈本質是一種多用戶記賬技術，用計算機科學術語來說，是一種分布式數(shù)據(jù)庫，每一段時間內的記錄（賬目）組成一個區(qū)塊，然后根據(jù)時間先后順序進行賬本擴展。

我們用excel做了表格來說明區(qū)塊鏈的工作原理。一份excel文件代表了一個區(qū)塊鏈，其中每一個單獨表格表示一個個區(qū)塊，區(qū)塊按照時間順序從560331，560332.一直到最新的560336. 560336會在區(qū)塊內打包最近的交易。區(qū)塊內部主體部分就是我們在會計領域最常見的復式記賬法，一邊地址記做借出（debit）就是inputs from，另一邊地址記做貸入（credit）就是outputs to。Value對應相應地址的BTC數(shù)量。Inputs的幣的數(shù)量會大于Outputs幣的數(shù)量，差額就是用戶層面的轉賬費，也是礦工（記賬人）的取得的手續(xù)費。區(qū)塊頭部會獲取上一個區(qū)塊高度，上一個區(qū)塊的哈希值，本區(qū)塊的建立時間（時間戳），和隨機數(shù)。那么做為去中心化的記賬技術，到底是誰來搶到下一個區(qū)塊的記賬權呢?靠的就是這個隨機數(shù)和與之對應的哈希值。擁有算力的礦工通過對當前區(qū)塊的隨機數(shù)進行哈希計算，最先得到符合條件哈希值的礦工擁有下一個區(qū)塊的記賬權并且贏得區(qū)塊獎勵和轉賬費。最后是腳本區(qū)域，可以用來做一些擴展應用，比如腳本op_return可以當做附言欄。需要注意的是，在實際的區(qū)塊中，腳本區(qū)是附著在input和output信息中的，而不是真的另外單獨一個區(qū)域。比如附著在input的腳本是解鎖腳本（ScriptSig），需要錢包地址進行私鑰簽名授權允許轉出，而附著在output的腳本是鎖定腳本（ScriptPubKey），用來設置收到該BTC的解鎖條件（一般情況條件就是“有相應私鑰的人才能消費”）。

上面兩張圖是原始的input和output的數(shù)據(jù)結構表，在執(zhí)行層面，腳本表現(xiàn)為交易信息的附帶參數(shù)，其中解鎖腳本（ScriptSig）因為需要私鑰授權，也被稱為“見證數(shù)據(jù)”（witness data）。

UTXO轉賬模型

隔離見證和Taproot

盡管比特幣網絡已經運行了超過10年，沒有發(fā)生過什么顯著的事件，但曾多次出現(xiàn)交易成本飆升到不再可行的高點。因此，比特幣的開發(fā)人員一直在討論如何最好地擴展網絡，以處理未來不斷增長的交易量。

2017年，這場辯論達到高潮，比特幣開發(fā)社區(qū)分裂成兩派，一派是支持使用軟分叉實施名為SegWit的功能，另一派是支持直接區(qū)塊擴容的“大區(qū)塊”派。

我們在上文提到了解鎖腳本需要用到私鑰授權生成“見證數(shù)據(jù)”，那么是不是可以把這個見證數(shù)據(jù)從區(qū)塊中分離，從而變相增加每個區(qū)塊可容納的交易數(shù)呢?隔離見證（Segregated Witness）在2017年8月激活正式激活。它的實現(xiàn)方式正是將所有的交易數(shù)據(jù)分為兩部分，一部分是交易的基本信息（Transaction Data），另一部分是交易的簽名信息（Witness Data），并把簽名信息保存在一個新的數(shù)據(jù)結構中，是被稱為“隔離見證（witness）”的新區(qū)塊中，并與原始交易分開傳輸。

在技術上，SegWit的實施意味著交易不再需要包括見證數(shù)據(jù)（不會占用比特幣原本為區(qū)塊安排的 1MB 空間）。取而代之的是，在一個區(qū)塊的末尾，為見證數(shù)據(jù)創(chuàng)建了一個額外獨立的空間。它支持任意的數(shù)據(jù)轉賬，并有一個折扣的 "區(qū)塊重量（block weight）"，巧妙地將大量的數(shù)據(jù)保持在比特幣的區(qū)塊大小限制內，以避免硬分叉的需要。這樣，比特幣交易的交易數(shù)據(jù)大小提高了上限，同時降低了簽名數(shù)據(jù)的交易費用。在SegWit升級之前，比特幣的容量上限是1MB，而SegWit之后，雖然單純交易的容量上限仍舊是1M，但隔離見證空間的大小達到了4MB。

Taproot 于2021年11月實施，由 3 項不同的比特幣改進提案 (BIP) 組成，其中包括：Taproot、Tapscript 及其名為「Schnorr 簽名」的全新數(shù)字簽名方案。Taproot 旨在為比特幣用戶帶來諸多好處，例如提升交易私密性和降低交易費用。還將讓比特幣執(zhí)行更多復雜的交易，從而拓寬應用場景（新增加了一些操作碼opcodes）。

這些更新是 Ordinals NFT的關鍵推動因素，它將NFT數(shù)據(jù)存儲在 Taproot 腳本路徑的花費腳本（spent script）中（見證數(shù)據(jù)空間）。這次升級使得結構化和存儲任意的見證數(shù)據(jù)變得更加容易，為 "ord" 標準奠定了基礎。隨著數(shù)據(jù)要求的放寬，假設一個交易可以用其交易和見證數(shù)據(jù)填滿整個區(qū)塊 -- 達到4MB的區(qū)塊大小（見證數(shù)據(jù)空間）限制 -- 極大地擴展了可以放在鏈上的媒體類型。

也許有人會問，既然在腳本中放入一些字符串，那對這些字符串沒有限制條件嗎?萬一真的執(zhí)行這些腳本呢?如果隨便放內容，那會不會出現(xiàn)錯誤代碼拒絕出塊呢?這就要提到 OP_FALSE指令。OP_FALSE（在比特幣腳本中也表示為“0”）確保腳本語言中的執(zhí)行路徑永遠不會進入OP_IF分支，并保持未執(zhí)行狀態(tài)。它充當腳本中的占位符或空操作（No Operation），類似于高級語言中的“注釋”，來保證后續(xù)的代碼不被執(zhí)行。