Những điều cần biết về Bitcoin Script & OP_CAT
Bitcoin Transactions và Script
Giao dịch Bitcoin bao gồm hai thành phần chính: Inputs và outputs. Quyền sở hữu Bitcoin được xác định thông qua khả năng chi tiêu các đầu ra giao dịch chưa chi tiêu (UTXO, unspent transaction outputs). Mỗi UTXO đại diện cho một phần Bitcoin chưa được chi và được liên kết với nhau để UTXO trước đó đóng vai trò là đầu vào cho đầu ra trong tương lai.
Tìm hiểu: UTXO là gì? Tách UTXO trong Bitcoin như thế nào?
Các tập lệnh (Scripts) là các chương trình nhỏ xác định các quy tắc để chuyển giao quyền sở hữu BTC. Mỗi giao dịch Bitcoin sử dụng hai loại tập lệnh:
- scriptPubKey (locking script): Đây là một phần của đầu ra giao dịch. Đây là một phần của đầu ra giao dịch. Nó khóa BTC bằng cách chỉ định các điều kiện phải đáp ứng để chi tiêu. Thông thường, nó chứa khóa công khai của người nhận và yêu cầu cung cấp chữ ký hợp lệ (tương ứng với khóa riêng) để mở khóa BTC.
- scriptSig (unlocking script): Đây là một phần của đầu vào giao dịch. Khi ai đó muốn chi tiêu Bitcoin bị khóa bởi scriptPubKey, họ phải cung cấp một scriptSig đáp ứng các điều kiện của tập lệnh đó. Thông thường, điều này có nghĩa là cung cấp chữ ký (sử dụng khóa riêng của họ) chứng minh rằng họ sở hữu BTC của họ.
Mối quan hệ giữa các tập lệnh này đảm bảo rằng Bitcoin chỉ có thể được chi tiêu bởi chủ sở hữu hợp pháp của nó. scriptSig mở khóa các điều kiện do scriptPubKey đặt ra và nếu các điều kiện được đáp ứng, BTC sẽ được chuyển.
Hạn chế của Bitcoin Script
Các tập lệnh (scripts) trong Bitcoin được viết bằng Bitcoin Script, một ngôn ngữ lập trình đơn giản dựa trên stack. Mỗi tập lệnh bao gồm các Opcode (các lệnh thao tác) và các thành phần dữ liệu (Element).
Trong các giao dịch Bitcoin, logic khóa và mở khóa Bitcoin được thể hiện thông qua việc đọc và xử lý dữ liệu bằng các opcode sử dụng stack. Khi một tập lệnh được thực thi, các lệnh này sẽ lần lượt thao tác trên dữ liệu ngăn xếp để xác định liệu các điều kiện đã đề ra có được đáp ứng hay không.
Bitcoin Script được tối ưu hóa về tính bảo mật và tính đơn giản, khiến nó cực kỳ đáng tin cậy để xử lý các giao dịch chuyển giao quyền sở hữu BTC nhưng ít phù hợp với các chức năng lập trình phức tạp như những chức năng được thấy trong EVM và Solidity của Ethereum. Hai hạn chế tiêu biểu thường được đề cặp:
- Tính linh hoạt hạn chế: Bitcoin Script cố tình giới hạn chức năng để ngăn chặn các hoạt động phức tạp. Nó tập trung nhiều hơn vào việc xác minh giao dịch một cách an toàn thay vì cung cấp tính linh hoạt như trong Ethereum.
- Giới hạn về kích thước và số lượng Elements trong một Script: Stack của tập lệnh chỉ có thể chứa 1,000 Elements cùng một lúc. Tổng kích thước của một tập lệnh được giới hạn ở mức 10,000 byte (không bao gồm các giao dịch Taproot). Mỗi Element trong Stack không thể vượt quá 520 byte.
Đề xuất OP_CAT là gì?
OP_CAT là một opcode Bitcoin được đề xuất giới thiệu trong BIP-347, nhằm mục đích giới thiệu lại một opcode đã bị xóa trước đó. Nó là viết tắt của "concatenate", OP_CAT cho phép nối các elements với nhau trên Stack. Ví dụ, "20" CAT "24" thì sẽ nhận được 2024, “SAT” CAT “OSHI”, thì sẽ nhận được “SATOSHI”.
OP_CAT ban đầu là một phần của triển khai ban đầu của Bitcoin nhưng đã bị xóa vào năm 2010 sau khi phát hiện ra lỗ hổng (CVE-2010-537), có thể dẫn đến các cuộc tấn công tràn Stack, đặc biệt là khi sử dụng nhiều lần với opcode OP_DUP.
Việc giới thiệu lại OP_CAT được coi là một bổ sung hữu ích cho Bitcoin Script, cho phép các trường hợp sử dụng phức tạp hơn, đặc biệt khi kết hợp với các opcode nâng cao khác. Tuy nhiên, kể từ khi nó bị loại bỏ vào năm 2010, cơ sở hạ tầng của Bitcoin đã trải qua nhiều thay đổi lớn, bao gồm các opcode mới, loại địa chỉ khác nhau, kích thước khối lớn hơn và các nâng cấp quan trọng như CHECKSEQUENCEVERIFY, CHECKLOCKTIMEVERIFY, P2SH, SegWit và Taproot.
Những thay đổi này đã giúp mạng lưới Bitcoin mạnh mẽ hơn, đồng thời thêm các biện pháp bảo vệ để ngăn chặn các cuộc tấn công spam mà OP_CAT có thể bị khai thác trong quá khứ. Vì thế, OP_CAT đang được đề xuất trở lại với các biện pháp bảo mật bổ sung và hiện đang được thử nghiệm nghiêm ngặt trên mạng Signet để đảm bảo tính tương thích và giảm thiểu rủi ro tiềm ẩn.
OP_CAT và khả năng mở rộng (scaling) của Bitcoin
OP_CAT mở ra nhiều khả năng mới để mở rộng quy mô mạng lưới Bitcoin khi kết hợp với các tính năng như UTXO Covenant và chữ ký Schnorr. Điều này giúp xử lý dữ liệu từ Merkle Tree và các kỹ thuật lưu trữ khác trong Bitcoin một cách hiệu quả hơn.
Dựa vào đó, các nhà phát triển có thể xây dựng một máy ảo cơ bản (như CatVM) hoặc hệ thống xác minh bằng chứng STARK. Các vấn đề kỹ thuật chính sẽ được giải quyết khi OP_CAT được kích hoạt bao gồm:
Merkle Path Verification
Merkle Path Verification cho phép xác minh dữ liệu (ví dụ: giao dịch Bitcoin) mà không cần kiểm tra toàn bộ tập dữ liệu. Merkle Tree nén thông tin thông qua các hàm băm, chỉ cần một giá trị băm duy nhất (32 byte) để đại diện cho cả tập dữ liệu.
Với OP_CAT, quá trình này được tối ưu hóa hơn. Nó giúp nối các phần của Merkle path và kiểm tra xem dữ liệu có khớp với gốc của cây Merkle hay không. Điều này tương tự với cách Taproot hoạt động, nhưng OP_CAT cung cấp sự linh hoạt cao hơn, giúp xác minh giao dịch mà không cần kiểm tra toàn bộ chuỗi giao dịch.
Hợp đồng thông minh với OP_CAT và Covenants
Covenant là một khái niệm trong Bitcoin giúp kiểm soát cách UTXO (số Bitcoin chưa sử dụng) có thể được chi tiêu trong tương lai. Khi kết hợp OP_CAT với chữ ký Schnorr, người dùng có thể đặt ra các quy tắc cụ thể cho việc sử dụng Bitcoin, ví dụ chỉ cho phép chi tiêu khi các điều kiện nhất định được thỏa mãn.
Điều này giống như một hợp đồng thông minh đơn giản, đảm bảo rằng người nắm giữ Bitcoin có thể kiểm soát cách thức và thời điểm nó được sử dụng. Điều này không chỉ tăng cường bảo mật mà còn cung cấp sự linh hoạt cho các giao dịch Bitcoin.
Trạng thái (State) trong Bitcoin Script
Mặc dù ban đầu Bitcoin không có trạng thái (không theo dõi các giao dịch trước đó), OP_CAT có thể giúp mang lại khả năng này. Điều này có nghĩa là các giao dịch có thể "nhớ" thông tin từ các tương tác trước và sử dụng lại nó trong các giao dịch sau, giúp Bitcoin giống như một hệ thống hợp đồng thông minh có trạng thái.
Khi kết hợp với các công nghệ như Taproot và OP_RETURN, OP_CAT có thể lưu trữ và theo dõi trạng thái của các giao dịch qua nhiều lần tương tác, mở ra khả năng áp dụng nhiều quy tắc và điều kiện phức tạp hơn cho các giao dịch.
Các lo ngại xung quanh OP_CAT
Có hai mối lo ngại chính xoay quanh OP_CAT:
Tính hiệu quả trong introspection
Introspection trong Bitcoin có nghĩa là UTXO có khả năng "kiểm tra" các điều kiện chi tiêu của chính nó. OP_CAT sử dụng một kỹ thuật gọi là "Schnorr trick", nhưng phương pháp này không hiệu quả lắm.
Nó làm cho các script dài hơn, chiếm nhiều không gian và tốn kém hơn. Một số người cho rằng nên sử dụng các mã lệnh khác như TXHASH (tạo hàm băm giao dịch) hoặc CheckSigFromStack (CSFS) vì chúng có thể thực hiện việc tự kiểm tra dễ dàng và hiệu quả hơn. Tuy nhiên, sử dụng các tùy chọn trên vào OP_CAT có thể làm giảm tính đơn giản và dễ sử dụng của nó, nên đây có thể xem là một sự đánh đổi trong thiết kế của OP_CAT
Lo ngại về Covenants và MEV
OP_CAT còn làm dấy lên lo ngại về việc tạo ra các Covenants, cho phép quy định cách thức Bitcoin có thể được chi tiêu trong tương lai. Điều này có thể dẫn đến sự tập trung quyền lực ở những người khai thác Bitcoin (MEV - Miner Extractable Value), giống như trên mạng Ethereum.
Tuy nhiên, một số người lại cho rằng OP_CAT có thể giúp bảo vệ Bitcoin khỏi vấn đề này, vì quá trình khai thác Bitcoin diễn ra chậm (10 phút cho mỗi khối) và có độ an toàn cao hơn, làm giảm cơ hội khai thác giá trị từ các giao dịch.
Tìm hiểu thêm: MEV (Miner Extractable Value) là gì? Giải pháp và xu hướng dòng tiền.
Tạm kết
Tóm lại, OP_CAT mang lại nhiều tiềm năng mới cho Bitcoin, nhưng vẫn có những lo ngại về hiệu quả và rủi ro mà soft fork này mang lại. Hiện tại, OP_CAT đang được thử nghiệm tích cực trước khi quyết định OP_CAT có nên được kích hoạt trên mainnet hay không.