RFC：可组合的 Open Transaction lock script

本文介绍了一个在 Nervos CKB 上能实现 Open Transaction 的 lock script。它的灵感来自于之前 Open Tx Brainstorm 的设计，具有在 Open Transaction 中重新排序和重新安排签名组件的新能力。

Open Tx Brainstorm：

https://talk.nervos.org/t/open-tx-protocol-brainstorm-4-an-implementation-proposal/4427

数据结构

哈希阵列

受最初的 Open Tx 头脑风暴的文章的启发，我们在可组合的 OpenTx lock script 使用的签名前面添加了一个新的 hash_array 的数据结构。hash_array 包含一个 hash item 列表，如下所示：

| NAME | Command | Arg1 | Arg2 |
|------|---------|------|------|
| BITS | 8       | 12   | 12   |

一个 Hash item 包含 3 个 32 位（4 字节）长的物件。hash_array 不要求在开始处是有长度的字段，一个特殊的命令将标记哈希阵列的结束。在某种程度上，我们可以将哈希阵列看作是一个小型的虚拟机输入程序。这个虚拟机的目的是为了给 blake2b 哈希函数提供数据。来自哈希函数的哈希将用来作签名用的签名信息。

命令

本节将介绍接受 hash item 的有效命令，以及描述和所接受的参数。

首先，我们有一些常见的命令：

| COMMAND | DESCRIPTION                                                 | ARG 1                 | ARG 2        |
|---------|-------------------------------------------------------------|-----------------------|--------------|
| 0x00    | Hash the full current transaction hash                      | ignored               | ignored      |
| 0x01    | Hash length of input & output cells in current script group | ignored               | ignored      |
| 0xF0    | Terminate and generate the final blake2b hash               | ignored               | ignored      |

当虚拟机开始执行 hash_array 时，一个 blake2b 的哈希事件（hash instance）会被创建，大多数命令会生成一些数据。这些数据作为要哈希的内容，并放入 blake2b 事件中。例如，命令 0x00 将通过 CKB syscall 获取当前正在运行的交易的哈希值，然后将交易哈希值作为数据片段提供给 blake2b 事件。稍后我们将看到更多为 blake2b 哈希物件生成数据的命令。

看到 hash_array 的另一种方法是，每个哈希物件将生成的数据（除了一些项目不这么做以外，我们可以把这些哈希物件生成空数据），然后将所有数据连接到通过 blake2b 哈希算法的单一数据入口，并用之作为后续签名验证阶段的签名消息。

命令 0x01 会计算当前 lock script 组中输入和输出的 cell 的数量，并用 64 位无符号小端序格式的两个数字提供给 blake2b 事件来进行哈希。这可用于防止 Open tx 聚合器任意添加未处理的 cell。

命令 0xf0 填补了另一个不同的目的：一方面,它标示着 hash_array，另一方面，它通知这个小型虚拟机在此运行所有已经传送到虚拟机的数据，而且我们现在还可以从 blake2b 事件生成相应的哈希。此相应的 hash 也用作签名消息，用于稍后的签名验证阶段。

有了大体的工作流程后，我们就可以使用更多生成数据的命令了：

| COMMAND | DESCRIPTION                                   | ARG 1                 | ARG 2        |
|---------|-----------------------------------------------|-----------------------|--------------|
| 0x11    | Hash part or the whole output cell            | index of output cell  | `Cell mask`  |
| 0x12    | Hash part or the whole input cell             | index of input cell   | `Cell mask`  |
| 0x19    | Hash part or the whole output cell            | offset of output cell | `Cell mask`  |
| 0x1A    | Hash part or the whole input cell             | offset of input cell  | `Cell mask`  |

这 4 个命令将首先定位在输入或输出 cell ，然后生成作为一部分或整个 cell 的数据。cell 的来源（无论它是输入或输出 cell）由命令表示，cell 的索引则由命令和 ARG 1 表示：

• 对于命令 0x11 和 0x12，ARG 1 表示当前交易中的 cell 的绝对索引。
• 对于命令 0x19 和 0x1A，ARG 1 表示在指定 cell 中的 offset（偏移量）。稍后我们将看到在 witness 中两个变量 base input index 和 base output index，还有 hash_array 和签名。对于命令 0x19，添加 ARG 1 和 base intput index 将产生当前交易中指定输出 cell 的绝对索引，而对于命令 0x1A，添加 ARG 1 和 base output index 将产生当前交易中指定输入 cell 的绝对索引。offset 提供了一种重新排序 cell 的方法，因此一个 CKB 交易中有让许多不冲突的 Open Tx 并存的空间。

从 cell 生成的数据，由 ARG 2 或 Cell mask 确定，mask 中的有效位包括：

| BIT   | INCLUDED DATA    |
|-------|------------------|
| 0x1   | Capacity         |
| 0x2   | type.code_hash   |
| 0x4   | type.args        |
| 0x8   | type.hash_type   |
| 0x10  | lock.code_hash   |
| 0x20  | lock.args        |
| 0x40  | lock.hash_type   |
| 0x80  | Cell data        |
| 0x100 | Type script hash |
| 0x200 | Lock script hash |
| 0x400 | The whole cell   |

以下是一些实际的例子：

• 0x11 0x00 0x30 0x21 将获取当前交易中绝对索引为 3 的输出 cell ，然后提取其 capacity ，然后将 lock script 参数作为 blake2b 事件的数据哈希
• 假设 base input index 是 5，0x1A 0x01 0x04 0x00 会取当前交易中绝对索引为 21 的输入 cell，然后将整个 cell 作为 blake2b 事件所哈希的数据

除了 Cell ，还有一个 CellInput 结构与每个输入 cell 相关联，提供有价值的信息，如 since 和 OutPoint。下面的命令提供了一种将 CellInput 数据进行哈希的方法：

• CellInput：

  https://github.com/nervosnetwork/ckb/blob/85d04c329d4478df5ca40e4161152f3eab858d59/util/types/schemas/blockchain.mol#L41-L44

| COMMAND | DESCRIPTION                                   | ARG 1                 | ARG 2        |
|---------|-----------------------------------------------|-----------------------|--------------|
| 0x15    | Hash part or the whole cell input structure   | index of input cell   | `Input mask` |
| 0x1D    | Hash part or the whole cell input structure   | offset of input cell  | `Input mask` |

定位 cell 的相同程序也用于定位 CellInput 的结构，唯一的区别在于要生成的实际数据，或保存在 ARG 2 中的 Input mask：

| BIT  | INCLUDED DATA                 |
|------|-------------------------------|
| 0x1  | previous_output.tx_hash       |
| 0x2  | previous_output.index         |
| 0x4  | since                         |
| 0x8  | previous_output               |
| 0x10 | The whole CellInput structure |

这里是一些实际的范例：

• 0x15 0x00 0x00 0x04 会取当前交易中绝对索引为 0 的 CellInput 结构，然后使用它的 since 值作为 blake2b 事件的哈希数据
• 假设 base input index 为 2，0x1D 0x00 0x10 0x0C 将在当前交易中使用绝对索引 3 的 CellInput 结构，然后使用它的 since 值，然后使用序列化的 previous_output 字段（这是一个 OutPoint 结构）作为 blake2b 事件哈希的数据

有了这些背景知识，我们可以开始看一些更复杂的命令：

| COMMAND | DESCRIPTION                                                                                                                  | ARG 1                 | ARG 2         |
|---------|------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|-----------------------|---------------|
| 0x21    | Push cell data to stack                                                                                                      | index of output cell  | `Data format` |
| 0x22    | Push cell data to stack                                                                                                      | index of input cell   | `Data format` |
| 0x23    | Push capacity to stack                                                                                                       | index of output cell  | ignored       |
| 0x24    | Push capacity to stack                                                                                                       | index of input cell   | ignored       |
| 0x29    | Push cell data to stack                                                                                                      | offset of output cell | `Data format` |
| 0x2A    | Push cell data to stack                                                                                                      | offset of input cell  | `Data format` |
| 0x2B    | Push capacity to stack                                                                                                       | index of output cell  | ignored       |
| 0x2C    | Push capacity to stack                                                                                                       | index of input cell   | ignored       |
| 0x2F    | Concatenate ARG 1 and ARG 2, push the resulting value to stack                                                               | higher 12 bit         | lower 12 bit  |
| 0x40    | Pop the top value from stack, then convert it to data of 32 bytes to hash                                                    | ignored               | ignored       |
| 0x41    | Pop top 2 values from stack, add them, then push the result back to stack                                                    | ignored               | ignored       |
| 0x42    | Pop top 2 values from stack, subtract them, then push the result back to stack                                               | ignored               | ignored       |
| 0x43    | Pop top 2 values from stack, multiply them, then push the result back to stack                                               | ignored               | ignored       |
| 0x44    | Pop top 2 values from stack, divide them, then push the result back to stack. When divisor is zero, exit with an error code. | ignored               | ignored       |

我们已经在上面讨论了一个微型虚拟机。但是上面所有的交易，只是为 blake2b 事件发出数据。可组合的 Open Tx 锁脚本中的微型虚拟机，实际上是在内部维护一个堆栈。堆栈最多可以容纳 8 个元素，每个元素都是 256 位整数。从 0x21 到 0x2F 的命令可以用来将数据推送到堆栈：

• 命令 0x2F 将连接存储在 ARG 1 和 ARG 2 中的值，然后将结果值转换为 256 位整数，然后将其推入堆栈中。
• 命令 0x23, 0x24, 0x2B 和 0x2C 会在上面描述的方法中首先找到一个 cell，然后取该 cell 的 capacity，将其转换为 256 位整数，然后将其推入堆栈。
• 命令 0x21, 0x22, 0x29 和 0x2A 将首先在上面描述的方法中找到一个 cell ，然后按照 Data format 中定义的格式提取部分 cell 的数据，将其转换为 256 位整数，然后将其推入堆栈。Data format 的精确输出如下：

| BITS   | MEANING                                                                                                      |
|--------|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 0      | Endianness, 0 for little endian, 1 for big endian                                                            |
| 1 - 3  | Length of data to extract, expressed in power of 2, for example, 3 here means 8 bytes, 5 here means 32 bytes |
| 4 - 11 | Start offset of data to extract                                                                              |

注意，堆栈最多可以存储 8 个元素。当堆栈已满时，推入更多数据将导致锁脚本立即终止，并返回错误代码。

从 0x41 到 0x44 的命令提供了对堆栈顶层的值的基本操作。对于溢出/下溢（overflows / underflows），将使用环绕（wrapping）行为。

作为一个更完整的例子，下面的程序可以用来确保，只能从一个特定的帐户提取一定数量的 sUDT token：

0x01 0x00 0x00 0x00    // Hash the length of input & output cells in current script group
0x1A 0x00 0x03 0x00    // Hash the lock script(account) and type script(sUDT ID) for the
                       // input cell at offset 0
0x19 0x00 0x03 0x00    // Hash the lock script(account) and type script(sUDT ID) for the
                       // output cell at offset 0
0x29 0x00 0x04 0x00    // Take the output cell at offset 0, extract the first 16 bytes of
                       // data in little endian format(sUDT amount), and push the resulting
                       // value to stack
0x2A 0x00 0x04 0x00    // Take the input cell at offset 0, extract the first 16 bytes of
                       // data in little endian format(sUDT amount), and push the resulting
                       // value to stack
0x42 0x00 0x00 0x00    // Substract the top 2 values on stack
0x40 0x00 0x00 0x00    // Hash the top value on stack
0x2B 0x00 0x00 0x00    // Take the output cell at offset 0, push the capacity to stack
0x2C 0x00 0x00 0x00    // Take the input cell at offset 0, push the capacity to stack
0x42 0x00 0x00 0x00    // Substract the top 2 values on stack
0x40 0x00 0x00 0x00    // Hash the top value on stack
0xF0 0x00 0x00 0x00    // Terminate and generate the resulting hash

此程序的 Open Transaction 将包含一个输入 cell 和一个输出 cell 。所提供的签名包括以下部分：

• 当前脚本组中输入和输出 cell 的长度
• 输入和输出 cell 中使用的帐户
• 用于输入和输出 cell 的 sUDT ID
• 输入和输出 Cell 之间的 sUDT token 的差异
• 输入和输出单元之间 CKB token 的差异

如果你仔细想想，这个程序甚至没有强制使用某个 cell 作为输入。如果 Open Tx 的构造者有多个满足需求的 Cell，那么聚合器可以自由选择任何输入 cell，而同时聚合器只能选择根据 Open Tx 构造者的需求来生成交易。这么一来所有的代币都是安全的，不会被偷。

Lock Script

一个可组合的 Open Transaction Lock Script 看起来如下：

Code hash: composable open transaction script code hash
Hash type: composable open transaction script hash type
Args: <21 byte identity>

他使用与 RC Lock 相同的 Identity(https://talk.nervos.org/t/rfc-regulation-compliance-lock/5788)数据结构：

<1 byte flag> <20 byte identity content>

根据 flag 的值， identity 的内容有不同的解释：

• 0x0: identity 内容表示 secp256k1 公钥的 blake160 哈希。锁脚本将执行 secp256k1 的签名验证，就像 secp256k1 /blake160 这个 lock 一样，使用通过执行上面所示的 hash_array 程序计算出来的签名消息。

稍后，我们可能会向 identity 数据结构添加更多检查。例如，当 exec(https://github.com/nervosnetwork/rfcs/pull/237)准备就绪时，我们可能还会添加另一种 identity 类型，它将加载用于实际的 identity 验证的新脚本。

Witness

当解锁一个可组合的 open transaction lock 时，相应的 witness 必须是一个分子格式的正确 WitnessArgs 数据结构，以下数据结构必须出现在 WitnessArgs 的 lock 字段中：

| BYTES   | CONTENT           |
|---------|-------------------|
| 0..7    | Base input index  |
| 8..15   | Base output index |
| 16..n   | Hash array        |
| n..n+65 | Signature         |

Base input index 和 base output index 由 Open Transaction 聚合器填充，然而 hash array 和 signature 则是有 Open Transaction 的创建人所提供

范例

解锁一个 Open Transaction

CellDeps:
    <vec> Composable Open Transaction Lock Script Cell
Inputs:
    <vec> Open Transaction Cell
        Capacity: 100
        Lock:
            code_hash: Composable Open Transaction Lock
            args: <flag: 0x0> <pubkey hash 1>
    <...>
Outputs:
    <vec> Open Transaction Cell
        Capacity: 50
        Lock:
            code_hash: Composable Open Transaction Lock
            args: <flag: 0x0> <pubkey hash 1>
    <...>
Witnesses:
    WitnessArgs structure:
      Lock:
        base input index: 0
        base output index: 0
        hash array: <a valid hash array program>
      <...>

整合

在实际开发中，Open Transaction 的创建者可以创建与典型交易相同格式的 Open Transaction，base input index 和 base output index 都填充为 0。

如果我们考虑一下，大多数 Open Transaction 也可以被 CKB 提交和接受，但 Open Transaction 的聚合器会喜欢将多个此类交易合并到一个单一的交易中，以便于收取付款并节省交易费用。

更多精彩内容

👇欢迎关注👇