Open Tx 协议头脑风暴[1]: OTX 概述
Cipher Wang
Nervos Core Team背景
Open Transaction（OTX）是故意构造的部分的交易（不是一笔完整的交易），它们可以组合在一起从而形成一笔有效的完整的交易。注意，它不是有效交易的简化版。首先，OTXs 由参与者签名，并将最终的交易限制在他们的意愿范围内，比如预定的输出金额，预定的接收地址等等。其次，一笔 OTX 可以与其他 OTX 自由地组合，只要组合的交易遵循 OTXs 定义的约束条件。
OTX 对于链下多方协作非常重要。每个参与者的意图是可以同时实现的，下面举几个例子：
- Alice 同意花费她的 1 BTC，只要 Bob 收到了 1.5 BTC
- Alice 同意任何人都可以花费她的 10 USDT，只要她收到了 100 CKBytes
- Alice 签名了一个智能合约的调用，而合约的运营商会帮忙支付交易手续费
- 候选人在链下从用户处收集选票，从而在链上构造一笔 多-输入-单-输出 的交易
- 一名董事同意通过一笔支出，只要其他成员都同意
OTX 是基于 UTXO 模型的区块链（如比特币和 Nervos CKB）的关键性基础设施。它不适用于基于账户模型的区块链（如以太坊）。对于基于账户模型的区块链，链下多方协作必须依赖于密码学机制，因为它们对于每一笔交易只允许有一个发起者。
比特币中的 Sighash
OTX 最早是由比特币通过其签名中的一个字节 sighash 作为非脚本参数引入的。Sighash 不是部分签署的比特币交易（又名 PSBT），而是一种交换格式的还没有完全签署的比特币交易，它会连同相关的元数据，以帮助合作对象完成签名。
* 图片来自 libbitcoin 文档
如上图所示，sighash 是比特币签名的一部分，与（部分）交易数据一同签名。在比特币中定义了六种类型的 sighash。
Sighash Type | Marker | Signature Coverage |
|---|---|---|
SIGHASH_ALL | 0x01 | default, all input and output |
SIGHASH_NONE | 0x02 | all the inputs, but none of the outputs |
SIGHASH_SINGLE | 0x03 | all inputs, and exactly one corresponding output |
SIGHASH_ALL SIGHASH_ANYONECANPAY | 0x81 | all outputs and only one input it is part of |
SIGHASH_NONE SIGHASH_ANYONECANPAY | 0x82 | only the one input it is in, but none of the outputs |
SIGHASH_SINGLE SIGHASH_ANYONECANPAY | 0x83 | the input that contains it, and the corresponding output |
以 SIGHASH_SINGLE | SIGHASH_ANYONECANPAY 为例，它只签名一个输入和一个输出。Raghav Sood 对这个 sighash 类型和它的用户使用流程给出了很好的介绍。
Alice 有 100 个 COIN，她签名了一个输入，允许他人移动她的这个 100 个 COIN，但是输出中的一个地址得是她控制的，并且里面需要有 1 个 BTC。然后她就发布了这个不完整的且无效的交易（因为目前输入中并没有 1 个 BTC）。我们将其称之为 open transaction。
任何想要用 1 个 BTC 购买这 100 个 COIN 的人，他们可以在输入中放入大于等于 1 个 BTC，然后一个输出地址去请求这 100 个 COIN（请记住，Alice 的输出中仅请求了 BTC），如果需要，还可以添加一些找零输出。这样就形成了一笔完整的交易，它就可以被广播并被无需信任地执行。
OTX 在 CKB 上的用户场景
比特币上 sighash 的用户场景非常有限。首先，sighash 只有六种类型，只涵盖了很小一部分情况。例如，它在一笔交易中只能约束输入/输出中的所有，没有或者一个，所以在一个 OTX 中，如果我们只有一个输入，那么我们无法向多个地址进行付款。其次，比特币很难支持多资产和智能合约，而链下协作的最佳方案就是资产交换和用户自定义交互。
在我看来，OTX 在 CKB 上非常有前景，特别是在以下场景中：
- DApp 运营商为用户支付交易手续费
- 用户签名了一笔 DApp 发起的 OTX，然后 DApp 运营商在输入中加入交易手续费
- CKB 上的不同 UDTs 之间的原子交换
- Alice 签名了一个 10 个 UDT-A 作为输入，5 个 UDT-B 为输出，但是输出需要填写她控制的地址，然后等待其他人来补全这笔 OTX
- 用户通过 UDT 来支付交易手续费，而非原生代币
- 如果用户可以使用 UDT 支付交易手续费，那 ta 就不需要持有原生代币
- 用户签名了一笔 0 交易手续费但是附带了一些额外 USDTs 的 OTX，这时候，任何人都可以附加上另一个 OTX，输入中包含一些原生代币作为交易手续费，而在输出中就可以将这些多余的 USDTs 作为代付交易手续费的回报。
- 匹配用户 OTXs 的 DEX（去中心交易所）
- 增强交易隐私，类似于 Coinjoin
- 不仅支持支付类交易的组合，还支持通用的交易的组合
我们需要定义一个 OTX 协议或者标准来促进链下的协作，它将极大地提高效率并增加 Layer1 的交易吞吐量。在接下来的两章中，我将分享我对于 CKB 交易结构的思考，以及对于 CKB 上的 OXT 协议的初步设计。我期待听到你的想法。