那麼，比特幣是如何實現智慧合約的？比特幣與以太坊的智慧合約又有何區別？我們採訪了對區塊鏈和智慧合約有著深刻認知的技術寫作者王淵命，他曾任新浪微博架構師、QingCloud容器平臺負責人，現為某公鏈專案的首席架構師，他也是BFTF區塊鏈技術聯盟的發起者。
一、比特幣是否需要智慧合約
Q：比特幣需要智慧合約嗎？
A：需要。智慧合約能夠為比特幣系統帶來邏輯可擴充套件性，在不改變現有基礎設施、基礎架構的情況下，為系統增加新的功能，從而增強系統的能力。擴充套件性不只是指TPS、容量和儲存等方面。
智慧合約的另一個作用是它能實現具有約束力的合同功能。它是一個定義各方權利和義務關係的協議，只不過是數字化的，且它的執行機制不依賴於現有的法律體系。
Q：比特幣作為一種加密貨幣，為什麼需要合同功能？簡單交易它不就可以嗎？
A：並沒有所謂的簡單交易，你為什麼給我轉賬？無論是購物，或者是發工資或其他，背後其實都依賴於一個合同。在現實生活中，這個合同的執行是依賴於司法體系的，一方違約，另外一方可以起訴。只有貨幣而沒有司法體系的約束，是沒辦法完成任何交易的。
那麼在全球化的加密貨幣世界裡，該如何構建這種合同的約束力？依賴於智慧合約。智慧合約將規則/法律透過程式碼表達並執行，用程式碼構建出一套約束力體系。
Q：比特幣需要DeFi嗎？
A：廣義來說，所有的加密貨幣都屬於 DeFi 的應用領域，因為 DeFi 的第一步是有貨幣。有了貨幣後，可以圍繞貨幣定義怎麼跟其它資產或者貨幣交換，如何借貸等等，加密貨幣裡的金融相對法幣體系的金融還比較早期，可探索的路還很長。
二、比特幣如何實現智慧合約
Q：為什麼說比特幣系統是支援智慧合約的？
A：合約就是當我跟你做一個交易時，它能保證這個交易達成，也就是說它能表達某種條件，當條件滿足時我才給你付款。能把這個條件表達出來，就可以認為它有智慧合約表達能力。比特幣的指令碼（Script）是有智慧合約表達能力的，可以把比特幣的指令碼理解成是一種智慧合約。
那為什麼比特幣要透過指令碼而不是把功能固化在鏈上？因為如果固化在鏈上，當使用者/開發者需要某個功能時，就需要比特幣開發團隊去實現，然後再發布，然後推動整個鏈的升級，但區塊鏈升級是個複雜的事情，弄不好就分叉了。
所以比特幣只提供最基礎的一些素材，相當於給你提供麵粉，但菜怎麼做留給你自己，你可以利用這些素材，根據自己的場景組合出新的東西，不需要依賴於主鏈的升級。這也就是我前邊講過的透過智慧合約來實現邏輯可擴充套件性。未來是不確定的，智慧合約可以看成是一種應對不確定性的策略。
上邊是比特幣系統本身對智慧合約的支援，它是透過指令碼實現的；還有另一類支援/實現智慧合約的方式，就是透過比特幣系統的側鏈，在側鏈上實現智慧合約的方法跟在以太坊上類似。
Q：比特幣系統是如何透過指令碼實現智慧合約的？
A：以太坊上的智慧合約是直接用程式碼表達清楚的，什麼條件下執行 A，什麼條件下執行 B 等等，比特幣上的智慧合約不像以太坊那樣直白。
比特幣上所有的智慧合約都要被轉換成加鎖、解鎖的機制來實現，也就是說在指令碼中，透過「key」或者是「雜湊條件」把資產鎖定，再加上一個「時間鎖」（TimeLock）。無論是閃電網路還是Arwen協議，都是這樣的機制，比特幣將會推出的Schnoor簽名之類的，也都是為了更好地去表達這個機制。
因此，實現比特幣智慧合約的核心就是怎麼去加鎖和解鎖資產。
如果合約中所有的條件都能轉換成key、雜湊條件、時間鎖這三者來加鎖和解鎖，那麼這個合約就可以用比特幣系統實現。我把這三者分別稱為簽名鎖，雜湊鎖，時間鎖，比特幣智慧合約基本就是用這「三把鎖」來實現的。
比如你從我這兒買一個音樂，這個音樂透過密碼訪問，那麼在交易合約中，我把音樂的訪問密碼也變成其中的一個key，如果要達成交易，這個key必須讓你知道；而一旦你知道（你拿到音樂），錢就支付給我了。
Q：雜湊條件和key有什麼不同？
A：你可以理解成一個東西，它們的作用是一樣的。雜湊條件是我知道一個value，把value雜湊之後得到一個雜湊結果。那麼在合約中，就是設定一個條件，誰能在寫交易的時候把這個雜湊結果打進來，這錢就歸誰。只要我有這個value，就有雜湊結果，也可以理解成有一個key。
Q：簡單而言，可不可以認為比特幣的智慧合約是透過多籤加上時間鎖來實現的？
A：可以，前邊講過用key、雜湊條件、時間鎖實現智慧合約，雜湊條件也可以當作多重簽名中的一個key來看待；時間鎖則是一個關於區塊高度的條件。
Q：時間鎖在實現智慧合約中的重要性是什麼？
A：時間鎖很重要，如果沒有時間約束的話，很多協議是沒法實現的。正是因為現在有了雜湊條件、時間鎖，閃電網路這種合約才能跑起來。
比如說閃電網路，我們兩個人共同出錢，把錢凍結到一個共管的賬號裡，然後在鏈下互相支付，當要去結算時一方不合作了怎麼辦？假設我們吵架了，你的錢你不要了，但我的錢我也拿不到。有了時間鎖就好處理了，我設一個超時時間，過了超時時間錢就是我的，我就可以拿走了。
三、比特幣與以太坊智慧合約的差別
Q：對應於比特幣用指令碼實現智慧合約，以太坊是用什麼實現智慧合約的？
A：以太坊有一個智慧合約語言。其實比特幣的指令碼也可以理解成一種語言，只不過比較簡單；比特幣指令碼執行也可以理解成有一個虛擬機器，只不過虛擬機器的實現比較簡單。既然都是虛擬機器執行指令，那麼以太坊的改變在哪裡？
我總結以太坊帶來的主要改變有三點：
1. 以太坊虛擬機器指令的表達能力更強。簡單理解的話，可以認為以太坊提供的指令更低階，用低階的指令組合成高階指令，而比特幣是直接提供高階指令，其指令是有限的。另外，以太坊支援跳轉等指令，能表達出迴圈等邏輯，也就是大家常說的圖靈完備。
2. 以太坊引入了 gas 機制。在以太坊上可以隨意寫合約邏輯，gas機制保證最後執行的時候有一個上限限制，這除了解決停機問題外，還能限制浪費資源，讓指令碼的執行成本跟付出的費用間有個關係。
3. 以太坊上的合約有狀態，而比特幣上的合約不能有自己的狀態。這代表著：第一，比特幣上的合約是不能自己生成自己的狀態的，比如說在這次指令碼里輸出一個東西，在下次指令碼中使用是不行的，比特幣的指令碼都是一次性的，只對這個交易起作用；第二，比特幣上的指令碼是不能直接讀取鏈上已有的狀態的，比如時間鎖依賴鏈上的區塊高度，需要特殊指令支援，嵌入到指令碼里的其他狀態（透過 op_return 指令實現）更無法讀取。
Q：圖靈完備會帶來什麼差別？
A：其實以太坊也不是說真圖靈完備，因為它有gas的限制，不可能用太複雜的邏輯。
圖靈完備的好處是它的擴充套件能力更強，表達能力更強。因此以太坊提供的實驗的自由度要遠大於比特幣，這也是以太坊上各種實驗專案多的原因。
比特幣是一種保守策略。我就這麼多指令，我在別的地方先實驗，實驗好了，覺得需要支援這個指令，就增加這個指令。比如說為了支援原子交換以及支付通道，增加了雜湊時間鎖定協議，可以鎖定一個時間段。
比特幣為什麼不擴充那麼多指令？因為不同指令的資源消耗是不一樣的，如果表達很複雜的指令碼，執行這個交易的成本就會很高，會消耗資源、影響整個網路。
Q：合約狀態會帶來什麼差別？
A：比特幣的狀態全是在鏈下生成的，就是說生成交易的時候就要把這個狀態寫好，鏈上只承載交易的資料，其它額外的資料寫不進去。
比如你很難在比特幣上發自己的幣。在比特幣上發的幣都是染色幣，染色幣是在指令碼里嵌入一些自己的資料結構，但指令碼不能讀嵌入的這個資料結構，所以也不能透過指令碼對這個資料結構做驗證，需要再做一個網路校驗，看寫進去的這個資料是不是合法的。
所有的染色幣都是基於這個機制實現的，它不是像以太坊那樣直接發一個token，然後透過合約來校驗。
比特幣之所以採用這種設計，本質在於它是不歡迎其他的資料寫上去的，因為對比特幣網路來說，承載額外的資料是有成本的，這種資料還得永久儲存，而使用者只付費一次。所以比特幣不提供自定義狀態的儲存，這不是它的路線，透過 op_return 嵌入自定義資料可以理解為一種 hack 行為，並不是比特幣提供 op_return 的本來目標。
其實這能夠看出比特幣和以太坊在設計思路上的區別：你可以把比特幣理解成一箇中立的銀行，它只提供資產加鎖、解鎖的機制，誰有鑰匙資產歸誰，它對其他的條件都不關心；並且每一筆資產都是獨立的鎖，它也不關心資產之間的關係。比特幣的智慧合約並不是一段程式碼，而是一系列操作鎖的協議。
而以太坊的的設計思路是任何合約都可以表現為一系列的交易，後面的交易和前置交易的狀態是有關聯的，所以它提供一種通用的追蹤和更新歷史狀態的機制，而更新狀態的邏輯和條件就由使用者自己去創造。以太坊黃皮書裡的世界狀態的公式很好的表達了這種思路。
這兩種思路其實各有優劣，和設計者的目標以及對世界的抽象有關係。
Q：比特幣和以太坊的智慧合約還有其他不同嗎？
A：UTXO模型（未花費交易輸出）與Account模型（賬戶）的不同，也會給兩者智慧合約的實現帶來差異。
在 UTXO模型中，每一筆錢都有一個標記，使用的時候需要明確知道使用的是哪一筆錢；Account模型則相當於把使用者所有的UTXO合併成一個大的UTXO，使用的是這個預設的UTXO。這帶來幾點不同：
1. 在Account模型下寫合約比較簡單，只需要說轉多少錢，不需要指明轉的是哪一筆錢；
2. Account模型可以提前對未來的收益進行約束，也就說這筆錢還沒到合約賬戶，但可以部署合約去約束它該怎麼花；
3. 由於Account模型相當於合併 UTXO，所以轉賬時不能直接設定解鎖條件，必須先部署一個合約。
當然，UTXO模型和 Account 模型都是在演化的，有一些專案會對它們做出改變，有機會我會寫文章詳細分析。
四、比特幣智慧合約案例
Q：怎麼理解閃電網路本身就是一種智慧合約？
A：你可以說閃電網路是一個協議，也可以說它是比特幣上的一種智慧合約。閃電網路的合約主要解決兩個人如何共同鎖錢，以及如果一方作弊、不合作等等情況下怎麼辦的問題，它是透過前邊說的三把鎖來實現的。
Q：在閃電網路上實現智慧合約又是怎樣的一個過程？
A：閃電網路實際上是兩個人之間的支付通道，現在只支援互相轉賬。我們嘗試在支付通道之上嵌入了一個虛擬機器，就可以執行比較完備的智慧合約，比如遊戲。（注：王淵命在閃電網路上實現的智慧合約：https://github.com/starcoinorg/thor）
通道雙方可以壓一筆 BTC，然後去玩遊戲，贏的一方得BTC；如果玩的有分歧，可透過仲裁系統去仲裁。仲裁系統相當於一個法院，可以是一個側鏈，或是一個雙方信任的機構執行的節點，或者是仲裁者市場等等。仲裁系統保留了雙方的解鎖鑰匙（雜湊的 value），它仲裁之後把鑰匙給贏的一方。
由於閃電網路的資產是定向的，所以仲裁者只能決定哪個使用者得到BTC，但自己不能拿走使用者的 BTC，即便是有聯合作弊的可能，但作弊成本要比託管模式高。
Q：透過閃電網路實現智慧合約，與透過類似Liquid的側鏈實現智慧合約，有什麼不同？
A：閃電網路上的智慧合約是通道雙方的鏈下節點執行的，互相校驗，產生分歧時需要有一個仲裁系統來仲裁。而側鏈本身就有共識機制，有多個節點來執行和校驗合約，所以兩者在執行機制上是不一樣的。
在側鏈實現智慧合約的方式與在以太坊上實現智慧合約的方式類似，但當它與主鏈協同的時候，需要透過比特幣的加鎖、解鎖的機制。
結束語
作為加密貨幣，比特幣似乎有能力為DeFi的發展提供一個更好的空間，因為它凝聚了最多的共識，也承載著最高的價值和流動性，它是最受信任的加密資產。
那麼作為一種系統，比特幣是否支援DeFi的實施？在本文中我們探討了比特幣智慧合約的實現機制，並把它與以太坊智慧合約進行了一些比較。比特幣上的DeFi不僅是可能的，而且會隨著多籤功能的強大變得更加完備。
也許我們可以期待以比特幣為核心元素的去中心化金融服務的到來。
