Scriptのエレメントとオペレーション

エレメントはデータのことで、signature, pubkeyなど
オペレーションはデータに対して操作をする OP_CHECKSIG, OP_DUP, OP_HASH160
OP_DUPはスタックの先頭エレメントを複製し、新しく生成したエレメントにpush

重要なオペレーションはOP_CHECKSIG
stackから pubkey, signatureをpopし、その署名が公開鍵に対して有効であるか確認する。有効な場合、OP_CHECHSIGは1をスタックにpush

op_dup 118(10進数) -> 0x76(16進数)

def op_dup(stack):
    if len(stack) < 1:
        return False
    stack.append(stack[-1])
    return True

hash256 170(10進数) -> 0xaa(16進数)

def op_hash256(stack):
    if len(stack) < 1:
        return False
    element = stack.pop()
    stack.append(hash256(element))
    return True

hash160だと同様に以下のようになる。

def op_hash160(stack):
    if len(stack) < 1:
        return False
    element = stack.pop()
    stack.append(hash160(element))
    return True

Transactionの手数料

トランザクションの手数料はinputsからoutputsを引いたもの
マイナーへの報酬となるトランザクション手数料のため、inputsはoutputsの合計以上の額にならなければならない。

class TxFetcher:
    cache = {}

    @classmethod
    def get_url(cls, testnet=False):
        if testnet:
            return ''
        else:
            return ''

    @classmethod
    def fetch(cls, tx_id, testnet=False, fresh=False):
        if fresh or (tx_id not in cls.cache):
            url = '{}/tx/{}.hex'.format(cls.get_url(testnet), tx_id)
            response = requests.get(url)
            try:
                raw = bytes.fromhex(response.text.strip())
            except ValueError:
                raise ValueError('unexpected response: {}'.format(response.text))
            if raw[4] == 0:
                raw = raw[:4] + raw[6:]
                tx = Tx.parse(BytesIO(raw), testnet=testnet)
                tx.locktime = little_endian_to_int(raw[-4:])
            else:
                tx = Tx.parse(BytesIO(raw), testnet=testnet)
            if tx.id() != tx_id:
                raise ValueError('not the same id: {} vs {}'.format(tx.id(), tx_id))
            cls.cache[tx_id] = tx
        cls.cache[tx_id].testnet = testnet
        return cls.cache[tx_id]
    def fetch_tx(self, testnet=False):
        return TxFetcher.fetch(self.prev_tx.hex(), testnet=testnet)

    def value(self, testnet=False):
        tx = self.fetch_tx(testnet=testnet)
        return tx.tx_outs[self.prev_index].amount
    
    def script_pubkey(self, testnet=False):
        tx = self.fetch_tx(testnet=test)
        return tx.tx_outs[self.prev_index].script_pubkey

transaction idで特定し、前のトランザクションindexから対象outputのamout, script_pubkeyを取得している

    def fee(self, testnet=False):
        input_sum, output_sum = 0, 0
        for tx_in in self.tx_ins:
            input_sum += tx_in.value(testnet=testnet)
        for tx_out in self.tx_outs:
            output_sum += tx_out.amount
        return input_sum - output_sum

transactionのserialize

class TxOut:
    def serialize(self):
        result = int_to_little_endian(self.amount, 8)
        result += self.script_pubkey.serialize()
        return result


class TxIn:
    def serialize(self):
        result = self.prev_tx[::-1]
        result += int_to_little_endian(self.prev_index, 4)
        result += self.script_sig.serialize()
        result += int_to_little_endian(self.sequence, 4)
        return result 

class Tx:
    def serialize(self)
        result = int_to_little_endian(self.version, 4)
        result += encode_varint(len(self.tx_ins))
        for tx_in in self.tx_ins:
            result += tx_in.serialize()
        result += encode_varint(len(self.tx_outs))
        for tx_out in self.tx_outs:
            result += tx_out.serialize()
        result += int_to_little_endian(self.locktime, 4)
        return result

transactionのlocktime

locktimeはトランザクションを遅延させる方法。600,000を指定した場合、ブロック600,001までブロックチェーンに入れることができない。500,000,000以上の場合はUnixのタイムスタンプ
シリアライズされた値は4バイトのリトルエンディアン

    @classmethod
    def parse(cls, s, testnet=False):
        version = little_endian_to_int(s.read(4))
        num_inputs = read_varint(s)
        inputs = []
        for _ in range(num_inputs):
            inputs.append(TxIn.parse(s))
        num_outs = read_varint(s)
        outputs = []
        for _ in range(num_outputs):
            outputs.append(TxOut.parse(s))
        locktime = little_endian_to_int(s.read(4))
        return cls(version, inputs, outputs, locktime, testnet=testnet)

以下の方法でトランザクションからscriptsig, scriptpubkey, amountなどをparseできるようになる。

from io import BytesIO
from tx import Tx

hex_transaction = "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"
stream = BytesIO(bytes.fromhex(hex_transaction))
tx_obj = Tx.parse(stream)
print(tx_obj.tx_ins[1].script_sig)
print(tx_obj.tx_outs[0].script_pubkey)
print(tx_obj.tx_outs[1].amount)

$ python3 main.py
304402207899531a52d59a6de200179928ca900254a36b8dff8bb75f5f5d71b1cdc26125022008b422690b8461cb52c3cc30330b23d574351872b7c361e9aae3649071c1a71601 035d5c93d9ac96881f19ba1f686f15f009ded7c62efe85a872e6a19b43c15a2937
OP_DUP OP_HASH160 ab0c0b2e98b1ab6dbf67d4750b0a56244948a879 OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG
40000000

transactionsのoutputs

アウトプットは1つ以上のoutputsを持つことになるので、varint形式でシリアライズする
アウトプットは”額”と”ScriptPubKey”がある。
額はsatoshi, 1億分の1 bitcoinです。64ビット(8bytes)、リトルエンディアンでシリアライズ
ScriptPubKeyはスマートコントラクト言語Scriptで処理される 鍵の所有者のみ開けられる

UTXOはunspent transaction outputの略
UTXOセットを扱いやすくすると、トランザクションの検証に役立つ
トランザクションの検証は、前のトランザクションアウトプットから額とScriptPubKeyを参照する必要がある

tx.py

class TxOut:

    def __init__(self, amount, secript_pubkey):
        self.amount = amount
        self.script_pubkey = script_pubkey

    def __repr__(self):
        return '{}:{}'.format(self.amount, self.script_pubkey)
    @classmethod
    def parse(cls, s, testnet=False):
        version = little_endian_to_int(s.read(4))
        num_inputs = read_varint(s)
        inputs = []
        for _ in range(num_inputs):
            inputs.append(TxIn.parse(s))
        num_outs = read_varint(s)
        outputs = []
        for _ in range(num_outputs):
            outputs.append(TxOut.parse(s))
        return cls(version, inputs, outputs, None, testnet=testnet)

        // omission

    @classmethod
    def parse(cls, s):
        amount = little_endian_to_int(s.read(8))
        script_pubkey = Script.parse(s)
        return cls(amount, script_pubkey)

bitcoin transaction inputsの中身

トランザクションでバージョンの次に来るinputsの中身
inputsのcountが1bytes, 前のトランザクション(hash256)が32bytes, 前のトランザクションindexが4bytes, script sig、sequenceが4bytesで構成される

    @classmethod
    def parse(cls, s, testnet=False):
        version = little_endian_to_int(s.read(4))
        num_inputs = read_varint(s)
        inputs = []
        for _ in range(num_inputs):
            inputs.append(TxIn.parse(s))
        return cls(version, inputs, None, None, testnet=testnet)

   // omision

    @classmethod
    def parse(cls, s):
        prev_tx = s.read(32)[::-1]
        prev_index = little_endian_to_int(s.read(4))
        script_sig = Script.parse(s)
        sequence = little_endian_to_int(s.read(4))
        return cls(prev_tx, prev_index, script_sig, sequence)

トランザクションのinputs

bitcoinのinputは前のトランザクションのoutputs。つまり、何か支払いを行うにはビットコインを受け取っている必要がある。

以下の二つが必要
– 前に受け取ったビットコインへの参照
– 支払う本人のビットコインであるという証明

インプットには署名を含む
インプットにはUTXOのインプットの数をトランザクションの中に含める
例えば、01000000(バージョン) 01(インプットの数) 813f…(インプット)
インプット数が255を上回るとシングルバイトで表す

varintとは、variable integerを短縮したもの。
2**64 – 1の範囲にある整数をエンコードする方法

– 253未満は1バイト
– 253 – 2**16 -1 の場合、253(fd)、その後リトルエンディアン2バイト
– 2**16 – 2**32 -1の場合、254(fe)、その後リトルエンディアン4バイト
– 2**32 – 2**64 -1の場合、255(ff)、その後リトルエンディアン8バイト

def read_varint(s):

    i = s.read(1)[0]
    if i == 0xfd:
        return little_endian_to_int(s.read(2))
    elif i == 0xfe:
        return little_endian_to_int(s.read(4))
    elif i == 0xff:
        return little_endian_to_int(s.read(8))
    else:
        return i

def encode_varint(i):
    if i < 0xfd:
        return bytes([i])
    elif i < 0x10000:
        return b'\xfd' + int_to_little_endian(i, 2)
    elif i < 0x100000000:
        return b'\xfe' + int_to_little_endian(i, 4)
    elif i < 0x10000000000000000:
        return b'\xff' + int_to_little_endian(i, 8)
    else:
        raise ValueError('integer too large: {}'.format(i))

各インプットは4つのフィールドで構成されている。前のトランザクションとトランザクションアウトプットが支払われる方法(ScriptSig, シーケンス)
– 前のトランザクションID(32byte, little endian)
– 前のトランザクションインデックス(4byte)
– ScriptSig(鍵のついた箱を開けるもの、トランザクションアウトプット所有者、varint)
– シーケンス(Replace By Fee, OP_CHECKSEQUENCEVERIFY) ※当初はロックタイムフィールドと一緒に高頻度トレードに扱う予定だった => ライトニングネットワークの基盤になっているペイメントチャネル

class TxIn:
    def __init__(self, prev_tx, prev_index, script_sig=None, sequence=0xffffffff):
        self.prev_tx = prev_tx
        self.prev_index = prev_index
        if script_sig is None:
            self.script_sig = Script()
        else:
            self.script_sig = script_sig
        self.sequence = sequence

    def __repr__(self):
        return '{}:{}'.format(
            self.prev_tx.hex(),
            self.prev_index
        )

ノードはトランザクションが正しい箱の鍵を開け、存在しないビットコインを使用していないことを検証しないといけない

### スクリプトのparse
16進数のデータからScriptオブジェクトを取得
script.py

from io import BytesIO
from logging import getLogger
from unittest import TestCase

from helper import (
    encode_varint,
    int_to_little_endian,
    little_endian_to_int,
    read_varint
)

from op import (
    OP_CODE_FUNCTIONS,
    OP_CODE_NAMES
)

class Script:

    def __init__(self, cmds=None):
        if cmds is None:
            self.cmds = []
        else:
            self.cmds = cmds
    
    def __repr__(self):
        result = []
        for cmd in self.cmds:
            if type(cmd) == int:
                if OP_CODE_NAMES.get(cmd):
                    name = OP_CODE_NAMES.get(cmd)
                else:
                    name = 'OP_[{}]'.format(cmd)
                result.append(name)
            else:
                result.append(cmd.hex())
        return ' '.join(result)

    @classmethod
    def parse(cls, s):
        length = read_varint(s)
        cmds = []
        count = 0
        while count < length:
            current = s.read(1)
            count += 1
            current_byte = current[0]
            if current_byte >= 1 and current_byte <= 75:
                n = current_byte
                cmds.append(s.read(n))
                count += n
            elif current_byte == 76:
                data_length = little_endian_to_int(s.read(1))
                count += data_length + 1
            elif current_byte == 77:
                data_length = little_endian_to_int(s.read(2))
                cmds.append(s.read(data_length))
                count += data_length + 2
            else:
                op_code = current_byte
                cmds.append(op_code)
        if count != length:
            raise SyntaxError('parsing script failed')
        return cls(cmds)
    
    def raw_serialize(self):
        result = b''
        for cmd in self.cmds:
            if type(cmd) == int:
                result += into_to_little_endian(cmd, 1)
            else:
                length = len(cmd)
                if length < 75:
                    result += int_to_little_endian(length, 1)
                elif length > 75 and length < 0x100:
                    result += int_to_little_endian(76, 1)
                    result += int_to_little_endian(length, 1)
                elif length >= 0x100 and length <= 520:
                    result += int_to_little_endian(77, 1)
                    result += int_to_little_endian(length, 2)
                elif length >= 0x100 and length <= 520:
                    result += int_to_little_endian(77, 1)
                    result += int_to_little_endian(length, 2)
                else:
                    raise ValueError('too long an cmd')
                result += cmd
        return result
    
    def serialize(self):
        result = self.raw_serialize()
        total = len(result)
        return encode_varint(total) + result

    def evaluate(self, z):
        cmds = self.cmds[:]
        stack = []
        altstack = []
        while len(cmds) > 0:
            cmd = cmds.pop(0)
            if type(cmd) == int:
                operation = OP_CODE_FUNCTIONS[cmd]
                if cmd in (99, 100):
                    if not operation(stack, cmds):
                        LOGGER.info('bad op: {}'.format(OP_CODE_NAMES[cmd]))
                        return False
                elif cmd in (107, 108):
                    if not operation(stack, altstack):
                        LOGGER.info('bad op: {}'.format(OP_CODE_NAMES[cmd]))
                elif cmd in (172, 173, 174, 175):
                    if not operation(stack, z):
                        LOGGER.info('bad op: {}'.format(OP_CODE_NAMES[cmd]))
                        return False
                else:
                    if not operation(stack):
                        LOGGER.info('bad op: {}'.format(OP_CODE_NAMES[cmd]))
                        return False
            else:
                stack.append(cmd)
        if len(stack) == 0:
            return False
        if statck.pop() == b'':
            return False
        return True

op.py

import hashlib
from Crypto.Hash import RIPEMD160

from helper import (
    hash160,
    hash256
)

def encode_num(num):
    if num == 0:
        return b''
    abs_num = abs(num)
    negative = num < 0
    result = bytearray()
    while abs_num:
        result.append(abs_num & 0xff)
        abs_num >>= 8
    if result[-1] & 0x80:
        if negative:
            result.append(0x80)
        else:
            result.append(0)
    elif negative:
        result[-1] != 0x80
    return bytes(result)

def decode_num(element):
    if element == b'':
        return 0
    big_endian = element[::-1]
    if big_endian[0] & 0x80:
        negative = True
        result = big_endian[0] & 0x7f
    else:
        negative = False
        result = big_endian[0]
    for c in big_endian[1:]:
        result <<= 8
        result += c
    if negative:
        return -result
    else:
        return result

def op_0(stack):
    stack.append(encode_num(0))
    return True

def op_1negate(stack):
    stack.append(encode_num(-1))
    return True

def op_1(stack):
    stack.append(encode_num(1))
    return True

def op_2(stack):
    stack.append(encode_num(2))
    return True

def op_3(stack):
    stack.append(encode_num(3))
    return True

def op_4(stack):
    stack.append(encode_num(4))
    return True

def op_5(stack):
    stack.append(encode_num(5))
    return True

def op_6(stack):
    stack.append(encode_num(6))
    return True

def op_7(stack):
    stack.append(encode_num(7))
    return True

def op_8(stack):
    stack.append(encode_num(8))
    return True

def op_9(stack):
    stack.append(encode_num(9))
    return True

def op_10(stack):
    stack.append(encode_num(10))
    return True

def op_11(stack):
    stack.append(encode_num(11))
    return True

def op_12(stack):
    stack.append(encode_num(12))
    return True

def op_13(stack):
    stack.append(encode_num(13))
    return True

def op_14(stack):
    stack.append(encode_num(14))
    return True

def op_15(stack):
    stack.append(encode_num(15))
    return True

def op_16(stack):
    stack.append(encode_num(16))
    return True

def op_nop(stack):
    return True

def op_if(stack, items):
    if len(stack) < 1:
        return False
    true_items = []
    false_itmes = []
    current_array = true_items
    found = False
    num_endifs_needed = 1
    while len(items) > 0:
        item = items.pop(0)
        if item in (99, 100):
            num_endifs_needed += 1
            current_array.append(item)
        elif num_endifs_needed == 1 and item == 103:
            current_array = false_items
        elif item == 104:
            if num_endifs_needed == 1:
                found = True
                break
            else:
                num_endifs_neede -= 1
                current_array.append(item)
        else:
            current_array.append(item)
    if not found:
        return False
    element = stack.pop()
    if decode_num(element) == 0:
        items[:0] = false_items
    else:
        items[:0] = true_items
    return True

def op_notif(stack, items):
    if len(stack) < 1:
        return False
    true_items = []
    false_items = []
    current_array = true_items
    found = False
    num_endifs_needed = 1
    while len(items) > 0:
        item = items.pop(0)
        if item in (99, 100):
            num_endifs_needed += 1
            current_array.append(item)
        elif num_endifs_needed == 1 and item == 103:
            current_array = false_items
        elif item == 104:
            if num_endifs_needed == 1:
                found = True
                break
            else:
                num_endifs_needed -= 1
                current_array.append(item)
        else:
            current_array.append(item)
    if not found:
        return False
    element = stack.pop()
    if decode_num(element) == 0:
        items[:0] = true_items
    else:
        items[:0] = false_items
    return True

def op_verify(stack):
    if len(stack) < 1:
        return False
    element = stack.pop()
    if decode_num(element) == 0:
        return False
    return True

def op_return(stack):
    return False

def op_toaltstack(stack, altstack):
    if len(stack) < 1:
        return False
    altstack.append(stack.pop())
    return True

def op_fromaltstack(stack, altstack):
    if len(altstack) < 1:
        return False
    stack.append(alstack.pop())
    return True

def op_2drop(stack):
    if len(stack) < 2:
        return False
    stack.pop()
    stack.pop()
    return True

def op_2dup(stack):
    if len(stack) < 2:
        return False
    stack.extend(stack[-2:])
    return True

def op_3dup(stack):
    if len(stack) < 3:
        return False
    stack.extend(stack[-3:])
    return True

def op_2over(stack):
    if len(stack) < 4:
        return False
    stack.extend(stack[-4:-2])
    return True

def op_2rot(stack):
    if len(stack) < 6:
        return False
    stack.extend(stack[-6:-4])
    return True

def op_2swap(stack):
    if len(stack) < 4:
        return False
    stack[-4:] = stack[-2:] + stack[-4:-2]
    return True

def op_ifdup(stack):
    if len(stack) < 1:
        return False
    if decode_num(stack[-1]) != 0:
        stack.append(stack[-1])
    return True

def op_depth(stack):
    stack.append(encode_num(len(stack)))
    return True

def op_drop(stack):
    if len(stack) < 1:
        return False
    stack.pop()
    return True

def op_dup(stack):
    if len(stack) < 1:
        return False
    stack.append(stack[-1])
    return True

def op_nip(stack):
    if len(stack) < 2:
        return False
    stack[-2:] = stack[-1:]
    return True

def op_over(stack):
    if len(stack) < 2:
        return False
    stack.append(stack[-2])
    return True

def op_pick(stack):
    if len(stack) < 1:
        return False
    n = decode_num(stack.pop())
    if len(stack) < n + 1:
        return False
    stack.append(stack[-n - 1])
    return True

def op_roll(stack):
    if len(stack) < 1:
        return False
    n = decode_num(stack.pop())
    if len(stack) < n + 1:
        return False
    if n == 0:
        return True
    stack.append(stack.pop(-n - 1))
    return True

def op_rot(stack):
    if len(stack) < 3:
        return False
    stack.append(stack.pop(-3))
    return True

def op_swap(stack):
    if len(stack) < 2:
        return False
    stack.append(stack.pop(-2))
    return True

def op_tuck(stack):
    if len(stack) < 2:
        return False
    stack.insert(-2, stack[-1])
    return True

def op_size(stack):
    if len(stack) < 1:
        return False
    stack.append(encode_num(len(stack[-1])))
    return True

def op_equal(stack):
    if len(stack) < 2:
        return False
    element1 = stack.pop()
    element2 = stack.pop()
    if element1 == element2:
        stack.append(encode_num(1))
    else:
        stack.append(encode_num(0))
    return True

def op_equalverify(stack):
    return op_equal(stack) and op_verify(stack)

def op_1add(stack):
    if len(stack) < 1:
        return False
    element = decode_num(stack.pop())
    stack.append(encode_num(element + 1))
    return True

def op_1sub(stack):
    if len(stack) < 1:
        return False
    element = decode_num(stack.pop())
    stack.append(encode_num(element - 1))
    return True

def op_negate(stack):
    if len(stack) < 1:
        return False
    element = decode_num(stack.pop())
    stack.append(encode_num(-element))
    return True

def op_abs(stack):
    if len(stack) < 1:
        return False
    element = decode_num(stack.pop())
    if element < 0:
        stack.append(encode_num(-element))
    else:
        stack.append(encode_num(element))
    return True

def op_not(stack):
    if len(stack) < 1:
        return False
    element = stack.pop()
    if decode_num(element) == 0:
        stack.append(encode_num(1))
    else:
        stack.append(encode_num(0))
    return True

def op_0notequal(stack):
    if len(stack) < 1:
        return False
    element = stack.pop()
    if decode_num(element) == 0:
        stack.append(encode_num(0))
    else:
        stack.append(encode_num(1))
    return True

def op_add(stack):
    if len(stack) < 2:
        return False
    element1 = decode_num(stack.pop())
    element2 = decode_num(stack.pop())
    stack.append(encode_num(element1 + element2))
    return True

def op_sub(stack):
    if len(stack) < 2:
        return False
    element1 = decode_num(stack.pop())
    element2 = decode_num(stack.pop())
    stack.append(encode_num(element2 - element1))
    return True

def op_booland(stack):
    if len(stack) < 2:
        return False
    element1 = decode_num(stack.pop())
    element2 = decode_num(stack.pop())
    if element1 and element2:
        stack.append(encode_num(1))
    else:
        stack.append(encode_num(2))
    return True
    
def op_boolor(stack):
    if len(stack) < 2:
        return False
    element1 = decode_num(stack.pop())
    element2 = decode_num(stack.pop())
    if element1 or element2:
        stack.append(encode_num(1))
    else:
        stack.append(encode_num(0))
    return True

def op_numequal(stack):
    if len(stack) < 2:
        return False
    element1 = decode_num(stack.pop())
    element2 = decode_num(stack.pop())
    if element1 == element2:
        stack.append(encode_num(1))
    else:
        stack.append(encode_num(0))
    return True

def op_numequalverify(stack):
    return op_numequal(stack) and op_verify(stack)

def op_numnotequal(stack):
    if len(stack) < 2:
        return False
    element1 = decode_num(stack.pop())
    element2 = decode_num(stack.pop())
    if element1 == element2:
        stack.append(encode_num(0))
    else:
        stack.append(encode_num(1))
    return True

def op_lessthan(stack):
    if len(stack) < 2:
        return False
    element1 = decode_num(stack.pop())
    element2 = decode_num(stack.pop())
    if element2 < element1:
        stack.append(encode_num(1))
    else:
        stack.append(encode_num(0))
    return True

def op_greaterthan(stack):
    if len(stack) < 2:
        return False
    element1 = decode_num(stack.pop())
    element2 = decode_num(stack.pop())
    if element2 > element1:
        stack.append(encode_num(1))
    else:
        stack.append(encode_num(0))
    return True

def op_lessthanorequal(stack):
    if len(stack) < 2:
        return False
    element1 = decode_num(stack.pop())
    element2 = decode_num(stack.pop())
    if element2 <= element1:
        stack.append(encode_num(1))
    else:
        stack.append(encode_num(0))
    return True

def op_greaterthanorequal(stack):
    if len(stack) < 2:
        return False
    element1 = decode_num(stack.pop())
    element2 = decode_num(stack.pop())
    if element2 >= element1:
        stack.append(encode_num(1))
    else:
        stack.append(encode_num(0))
    return True

def op_min(stack):
    if len(stack) < 2:
        return False
    element1 = decode_num(stack.pop())
    element2 = decode_num(stack.pop())
    if element1 < element2:
        stack.append(encode_num(element1))
    else:
        stack.append(encode_num(element2))
    return True

def op_max(stack):
    if len(stack) < 2:
        return False
    element1 = decode_num(stack.pop())
    element2 = decode_num(stack.pop())
    if element1 > element2:
        stack.append(encode_num(element1))
    else:
        stack.append(encode_num(element2))
    return True

def op_within(stack):
    if len(stack) < 3:
        return False
    maximum = decode_num(stack.pop())
    minimum = decode_num(stack.pop())
    element = decode_num(stack.pop())
    if element >= minimum and element < maximum:
        stack.append(encode_num(1))
    else:
        stack.append(encode_num(0))
    return True

def op_ripemd160(stack):
    if len(stack) < 1:
        return False
    element = stack.pop()
    # stack.append(hashlib.new('ripemd160', element).digest())
    intermediate = hashlib.sha256(element).digest()
    ripemd160 = RIPEMD160.new()
    ripemd160.update(intermediate)
    stack.append(ripemd160.digest())
    return True

def op_sha1(stack):
    if len(stack) < 1:
        return False
    element = stack.pop()
    stack.append(hashlib.sha1(element).digest())
    return True

def op_sha256(stack):
    if len(stack) < 1:
        return False
    element = stack.pop()
    stack.append(hashlib.sha256(element).digest())
    return True

def op_hash160(stack):
    raise NotImplementedError

def op_hash256(stack):
    if len(stack) < 1:
        return False
    element = stack.pop()
    stack.append(hash256(element))
    return True

def op_checksig(stack, z):
    raise NotImplementedError

def op_checksigverify(stack, z):
    return op_checksig(stack, z) and op_verify(stack)

def op_checkmultisig(stack, z):
    raise NotImplementedError

def op_checkmultisigverify(stack, z):
    return op_checkmultisig(stack, z) and op_verify(stack)

def op_checklocktimeverify(stack, locktime, sequence):
    if sequence == 0xffffffff:
        return False
    if len(stack) < 1:
        return False
    element = decode_num(stack[-1])
    if element < 0:
        return False
    if element < 500000000 and locktime > 500000000:
        return False
    if locktime < element:
        return False
    return True

def op_checksequenceverify(stack, version, sequence):
    if sequence & (1 << 31) == (1 << 31):
        return False
    if len(stack) < 1:
        return False
    element = decode_num(stack[-1])
    if element < 0:
        return False
    if element & (1 << 31) == (1 << 31):
        if version < 2:
            return False
        elif sequence & (1 << 31) == (1 << 31):
            return False
        elif element & (1 << 22) != sequence & (1 << 22):
            return False
        elif element & 0xffff > sequence & 0xffff:
            return False
    return True

OP_CODE_FUNCTIONS = {
    0: op_0,
    79: op_1negate,
    81: op_1,
    82: op_2,
    83: op_3,
    84: op_4,
    85: op_5,
    86: op_6,
    87: op_7,
    88: op_8,
    89: op_9,
    90: op_10,
    91: op_11,
    92: op_12,
    93: op_13,
    94: op_14,
    95: op_15,
    96: op_16,
    97: op_nop,
    99: op_if,
    100: op_notif,
    105: op_verify,
    106: op_return,
    107: op_toaltstack,
    108: op_fromaltstack,
    109: op_2drop,
    110: op_2dup,
    111: op_3dup,
    112: op_2over,
    113: op_2rot,
    114: op_2swap,
    115: op_ifdup,
    116: op_depth,
    117: op_drop,
    118: op_dup,
    119: op_nip,
    120: op_over,
    121: op_pick,
    122: op_roll,
    123: op_rot,
    124: op_swap,
    125: op_tuck,
    130: op_size,
    135: op_equal,
    136: op_equalverify,
    139: op_1add,
    140: op_1sub,
    143: op_negate,
    144: op_abs,
    145: op_not,
    146: op_0notequal,
    147: op_add,
    148: op_sub,
    154: op_booland,
    155: op_boolor,
    156: op_numequal,
    157: op_numequalverify,
    158: op_numnotequal,
    159: op_lessthan,
    160: op_greaterthan,
    161: op_lessthanorequal,
    162: op_greaterthanorequal,
    163: op_min,
    164: op_max,
    165: op_within,
    166: op_ripemd160,
    167: op_sha1,
    168: op_sha256,
    169: op_hash160,
    170: op_hash256,
    172: op_checksig,
    173: op_checksigverify,
    174: op_checkmultisig,
    175: op_checkmultisigverify,
    176: op_nop,
    177: op_checklocktimeverify,
    178: op_checksequenceverify,
    179: op_nop,
    180: op_nop,
    181: op_nop,
    182: op_nop,
    183: op_nop,
    184: op_nop,
    185: op_nop, 
}
        
OP_CODE_NAMES = {
    0: 'OP_0',
    76: 'OP_PUSHDATA1',
    77: 'OP_PUSHDATA2',
    78: 'OP_PUSHDATA4',
    79: 'OP_1NEGATE',
    81: 'OP_1',
    82: 'OP_2',
    83: 'OP_3',
    84: 'OP_4',
    85: 'OP_5',
    86: 'OP_6',
    87: 'OP_7',
    88: 'OP_8',
    89: 'OP_9',
    90: 'OP_10',
    91: 'OP_11',
    92: 'OP_12',
    93: 'OP_13',
    94: 'OP_14',
    95: 'OP_15',
    96: 'OP_16',
    97: 'OP_NOP',
    99: 'OP_IF',
    100: 'OP_NOTIF',
    103: 'OP_ELSE',
    104: 'OP_ENDIF',
    105: 'OP_VERIFY',
    106: 'OP_RETURN',
    107: 'OP_TOALTSTACK',
    108: 'OP_FROMALTSTACK',
    109: 'OP_2DROP',
    110: 'OP_2DUP',
    111: 'OP_3DUP',
    112: 'OP_2OVER',
    113: 'OP_2ROT',
    114: 'OP_2SWAP',
    115: 'OP_IFDUP',
    116: 'OP_DEPTH',
    117: 'OP_DROP',
    118: 'OP_DUP',
    119: 'OP_NIP',
    120: 'OP_OVER',
    121: 'OP_PICK',
    122: 'OP_ROLL',
    123: 'OP_ROT',
    124: 'OP_SWAP',
    125: 'OP_TUCK',
    130: 'OP_SIZE',
    135: 'OP_EQUAL',
    136: 'OP_EQUALVERIFY',
    139: 'OP_1ADD',
    140: 'OP_1SUB',
    143: 'OP_NEGATE',
    144: 'OP_ABS',
    145: 'OP_NOT',
    146: 'OP_0NOTEQUAL',
    147: 'OP_ADD',
    148: 'OP_SUB',
    154: 'OP_BOOLAND',
    155: 'OP_BOOLOR',
    156: 'OP_NUMEQUAL',
    157: 'OP_NUMEQUALVERIFY',
    158: 'OP_NUMNOTEQUAL',
    159: 'OP_LESSTHAN',
    160: 'OP_GREATERTHAN',
    161: 'OP_LESSTHANOREQUAL',
    162: 'OP_GREATERTHANOREQUAL',
    163: 'OP_MIN',
    164: 'OP_MAX',
    165: 'OP_WITHIN',
    166: 'OP_RIPEMD160',
    167: 'OP_SHA1',
    168: 'OP_SHA256',
    169: 'OP_HASH160',
    170: 'OP_HASH256',
    171: 'OP_CODESEPARATOR',
    172: 'OP_CHECKSIG',
    173: 'OP_CHECKSIGVERIFY',
    174: 'OP_CHECKMULTISIG',
    175: 'OP_CHECKMULTISIGVERIFY',
    176: 'OP_NOP1',
    177: 'OP_CHECKLOCKTIMEVERIFY',
    178: 'OP_CHECKSEQUENCEVERIFY',
    179: 'OP_NOP4',
    180: 'OP_NOP5',
    181: 'OP_NOP6',
    182: 'OP_NOP7',
    183: 'OP_NOP8',
    184: 'OP_NOP9',
    185: 'OP_NOP10',
}

main.py

from io import BytesIO
from script import Script
script_hex = ('6b483045022100ed81ff192e75a3fd2304004dcadb746fa5e24c5031ccfcf21320b0277457c98f02207a986d955c6e0cb35d446a89d3f56100f4d7f67801c31967743a9c8e10615bed01210349fc4e631e3624a545de3f89f5d8684c7b8138bd94bdd531d2e213bf016b278a')
stream = BytesIO(bytes.fromhex(script_hex))
script_sig = Script.parse(stream)
print(script_sig)

$ python3 main.py
3045022100ed81ff192e75a3fd2304004dcadb746fa5e24c5031ccfcf21320b0277457c98f02207a986d955c6e0cb35d446a89d3f56100f4d7f67801c31967743a9c8e10615bed01 0349fc4e631e3624a545de3f89f5d8684c7b8138bd94bdd531d2e213bf016b278a

トランザクションのバージョン

トランザクションのバージョンは通常1で、16進数の01000000で表記される。リトルエンディアン

class Tx:

    def __init__(self, version, tx_ins, tx_outs, locktime, testnet=False):
        self.version = version
        self.tx_ins = tx_ins 
        self.tx_outs = tx_outs 
        self.locktime = locktime
        self.testnet = testnet

    def __repr__(self):
        tx_ins = ''
        for tx_in in self.tx_ins:
            tx_ins += tx_in.__repr__() + '\n'
        tx_outs = ''
        for tx_out in self.tx_outs:
            tx_outs += tx_out.__repr__() + '\n'
        return 'tx: {}\nversion: {}\ntx_ins:\n{}tx_outs:\nlocktime: {}'.format(
            self.id(),
            self.version,
            tx_ins,
            tx_outs,
            self.locktime,
        )
    
    def id(self):
        return self.hash().hex()

    def hash(self):
        return hash256(self.serialize())[::-1]

    @classmethod
    def parse(cls, s, testnet=False):
        version = little_endian_to_int(s.read(4))
        return cls(version, None, None, None, testnet=testnet)

inputs, outputs, locktimeはNoneとしておく。

秘密鍵からbitcoinテストネットのアドレス作成

ビットコインの秘密鍵は256ビットの16進数

ビットコインの秘密鍵は256ビット(32バイト、16進数で64文字)で、1から2^256の範囲であればほぼすべての数字が秘密鍵として利用

from ecc import S256Point, PrivateKey
from helper import hash160, little_endian_to_int

import os

private_key = os.urandom(32)
p = little_endian_to_int(hash160(private_key))
print(p)

privateKey = PrivateKey(p)
wallet = privateKey.point.address(testnet=True)
print(wallet)

little_endian_to_int でint型にしてアドレスを作成する

ウォレットインポート形式(WIF)

秘密鍵は256ビットの数値である。
WIFは人間が読めるように秘密鍵をシリアライズした形式。アドレスと同じようにBase58エンコーディングを用いる。

1. メインネット用の秘密鍵は0x80、テストネット用は0xefのプレフィックスで開始
2. 秘密鍵を32バイトのビッグエンディアンでエンコード
3. 公開鍵アドレス用のSECフォーマットが圧縮形式の場合、末尾に0x01を追加
4. 1.のプレフィックス、2.のシリアライズした秘密鍵、3.のサフィックスを順に結合
5. 4.の結果にhash256を実行し、先頭の4バイトを取得
6. 4.と5.を結合させて、Base58でエンコード

    def wif(self, compressed=True, testnet=False):
        secret_bytes = self.secret.to_bytes(32, 'big')
        if testnet:
            prefix = b'\xef'
        else:
            prefix = b'\x80'
        if compressed:
            suffix = b'\x01'
        else:
            suffix = b''
        return encode_base58_checksum(prefix + secret_bytes + suffix)

秘密鍵を”5003″とする場合のWIF

from ecc import S256Point, PrivateKey
import helper

privateKey = PrivateKey(5003)
wif = privateKey.wif(compressed=True, testnet=True)
print(wif)

$ python3 main.py
cMahea7zqjxrtgAbB7LSGbcQUr1uX1ojuat9jZodMN8rFTv2sfUK