比特幣（BTC）契約第三部分：SIGHASH_ANYPREVOUT
SIGHASH_ANYPREVOUT（APO，BIP-118）是比特幣Taproot升級(jí)后引入的新型簽名哈希類型。其核心創(chuàng)新在于簽名時(shí)無需綁定具體輸入U(xiǎn)TXO，僅對(duì)輸出進(jìn)行簽名，從而實(shí)現(xiàn)更靈活的支出邏輯。該機(jī)制是閃電網(wǎng)絡(luò)Eltoo改造的技術(shù)基石，可大幅降低狀態(tài)存儲(chǔ)需求，助力通道工廠與輕量級(jí)瞭望塔構(gòu)建，顯著提升比特幣二層擴(kuò)展性能。
APO允許比特幣簽名授權(quán)任何兼容的UTXO，而非固定的輸出點(diǎn)。它允許為L(zhǎng)ightning、Vault和Layer-2協(xié)議提供可重新綁定的預(yù)簽名交易，而無需新的密鑰管理開銷。
這是Cointelegraph Research關(guān)于比特幣契約的技術(shù)文章系列的第三部分。點(diǎn)擊這里閱讀上一篇文章。
SIGHASH_ANYPREVOUT，正如 BIP 118 中所述，基于 Joseph Poon 和 Thaddeus Dryja 在 2015 年 Lightning Network 論文中提到的早期SIGHASH_NOINPUT概念，后來由 Joseph Poon 于 2016 年 2 月在比特幣開發(fā)郵件列表上正式提出。
SIGHASH_ANYPREVOUT不是新的操作碼，而是SIGHASH標(biāo)志的一個(gè)提議新值，設(shè)計(jì)用于作為比特幣的軟分叉升級(jí)。SIGHASH 標(biāo)志附加在簽名后，決定交易的哪些部分已簽署，并由 CHECKSIG 操作碼檢查。所選的旗幟由簽署者選擇，而非由scriptPubKey強(qiáng)制執(zhí)行。由于軟分叉中升級(jí)的技術(shù)細(xì)節(jié)，SIGHASH_ANYPREVOUT提案僅適用于來自主根地址的支出。
如圖1所示，已經(jīng)存在多種標(biāo)準(zhǔn)SIGHASH模式。如果標(biāo)志設(shè)置為SIGHASH_ALL，簽名必須覆蓋所有輸入、所有輸出以及具體的輸出點(diǎn)，從而加密綁定授權(quán)到該精確的UTXO。outpoint 是交易 ID 和輸出索引的組合，共同唯一標(biāo)識(shí)交易正在消耗的 UTXO。而 SIGHASH_NONE 則只需對(duì)輸入進(jìn)行符號(hào)，輸出則不受約束。SIGHASH_SINGLE變體對(duì)所有輸入進(jìn)行簽名，但僅對(duì)與被簽名輸入索引相同的輸出簽名。ANYONECANPAY 修飾符通過允許單個(gè)輸入獨(dú)立簽名，增加了更多靈活性。關(guān)鍵是，這些現(xiàn)有模式都不允許簽名省略對(duì)出點(diǎn)的承諾。正是這個(gè)限制被SIGHASH_ANYPREVOUT移除了。
BIP-118定義了兩種ANYPREVOUT變體，它們?cè)谡惺÷缘那耙惠敵霰壤煌鐖D2總結(jié)。在SIGHASH_ANYPREVOUT下，輸出點(diǎn)被排除在摘要之外，但簽名仍然承諾到之前輸出的數(shù)量和scriptPubKey，以及輸入的nSequence。在 SIGHASH_ANYPREVOUTANYSCRIPT 下，金額和 scriptPubKey 也被排除，這意味著簽名完全不綁定在已花費(fèi)輸出的鎖定腳本上。所有其他承諾都遵循標(biāo)準(zhǔn)的Taproot簽名消息結(jié)構(gòu)，并依賴于所選的基標(biāo)志，如SIGHASH_ALL或SIGHASH_SINGLE。
由于摘要中省略了該輸出點(diǎn)，同一簽名可以授權(quán)使用任何滿足剩余提交字段的兼容UTXO。例如，一筆以 ANYPREVOUT | 預(yù)先簽名的交易如果同一地址后來收到另一個(gè)0.5 BTC的UTXO，即使用于創(chuàng)建原始簽名的私鑰已不可用，ALL可以重復(fù)使用以產(chǎn)生0.5 BTC的輸出。但如果新的UTXO持有超過0.5 BTC，礦工將損失多余部分，除非原始簽名包含變更輸出。這種重新綁定特性使ANYPREVOUT在第二層協(xié)議中非常有用，因?yàn)橥活A(yù)簽名事務(wù)必須適用于多個(gè)可能的鏈上UTXO，而無需為每個(gè)協(xié)議重新簽名。
對(duì)于類似契約的應(yīng)用，ANYPREVOUT 變體保留對(duì)前一輸出 scriptPubKey 的承諾，通常是最相關(guān)的。它們?cè)试S簽名在兼容的UTXO間重復(fù)使用，同時(shí)確保資金綁定在同一鎖定腳本下。ANYPREVOUTANYSCRIPT 完全去除了這種綁定，因此不太適合契約式應(yīng)用。
與OP_CTV類似，SIGHASH_ANYPREVOUT改進(jìn)了預(yù)簽名事務(wù)已可實(shí)現(xiàn)的邏輯，但本身并不支持遞歸契約或事務(wù)內(nèi)省。相反，它放松了簽名與特定UTXO之間的綁定，允許簽名在多個(gè)兼容的UTXO間重復(fù)使用。
一些研究還指出，移除輸出點(diǎn)承諾使得恢復(fù)密鑰構(gòu)造成為可能——即公鑰可以從固定簽名和消息對(duì)中推導(dǎo)出來，使得對(duì)應(yīng)的私鑰對(duì)任何人都可證明未知，使UTXO的密鑰路徑可證明不可使用，強(qiáng)制任何花費(fèi)通過腳本路徑。這將避免臨時(shí)密鑰的需求，而臨時(shí)密鑰在依賴腳本路徑強(qiáng)制執(zhí)行的構(gòu)造中是使密鑰路徑不可使用的關(guān)鍵。這一觀察出現(xiàn)在Jacob Swambo等人（2020年）的《比特幣契約：三種控制未來的方式》中，盡管它仍是理論構(gòu)造，而非BIP-118中提出的設(shè)計(jì)。
SIGHASH_ANYPREVOUT簽名的主要風(fēng)險(xiǎn)是簽名回放。由于這些簽名不承諾特定出點(diǎn)，只要新的 UTXO 滿足剩余的已提交字段，同一簽名可用于使用與原意不同的 UTXO。這種風(fēng)險(xiǎn)在特定配置中更為明顯：當(dāng) ANYPREVOUT |使用單一（SINGLE）并可重新排列輸出量;當(dāng)存在一個(gè)獨(dú)立的 UTXO，且具有相同的 scriptPubKey 和金額時(shí)，如 ANYPREVOUT;當(dāng)同一公鑰以兼容的文字出現(xiàn)時(shí)，如ANYPREVOUTANYSCRIPT;或者礦工可以影響交易排序和包含性，利用這些條件。然而，這些場(chǎng)景要么是故意濫用，要么是用戶或開發(fā)者在協(xié)議設(shè)計(jì)時(shí)未能考慮重放條件。
在我們的下一篇文章中，我們將開始討論作為輔助工具的操作碼。這些工具擴(kuò)展了比特幣腳本或數(shù)據(jù)處理的表達(dá)力，但除非與其他操作碼結(jié)合，否則不實(shí)現(xiàn)契約功能。在下一類中，我們將討論OP_CHECKSIGFROMSTACK和 OP_CAT。
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