---
image: https://cdn-images-1.medium.com/max/900/1*7czdycTLhHSdqJgdGilVFQ.png
---
# 由淺入深理解 Bitcoin NFT 技術— Ordinals

<br>

### ▮ 前言與摘要
其實過去在比特幣上嘗試生成 NFT 的項目與方法不少，如試圖在比特幣上建立 DNS 的 Namecoin （BIP15）、試圖給比特幣作記號 Colored coins 等等，但 Ordinals 可以說是目前最新且最成功的案例。

本篇文章旨在闡述比特幣透過 Ordinals 協議實現 NFT 的方式，涉及大量比特幣專有名詞以及技術方法，並非通俗白話的基本介紹，希望讀者斟酌閱讀。
<br>

### ▮ 實現方式
首先，每個 BTC 可以被分解成 1 億個單位，稱為 「 sats 」（Satoshi 的縮寫），而軟體工程師 Casey Rodarmor 1 月底在比特幣區塊鏈上推出了 Ordinals 協議，這個協議允許用戶和建設者在每個 「 sats 」 上刻上數據並有效、方便管理。

從白話上講，Ordinals 協議讓開發者能夠向「聰」刻上任意內容並對每一聰進行標記、編號。每一聰由原先 BTC 的計價單位變成了 NFT 的單位。

要實現這點，採用了「Inscription（銘文）」，來為比特幣區塊鏈上為每個聰創建唯一標識，確保每個 NFT 都是唯一的且不能被複製。通過使用 Inscriptions 銘文，Ordinals Protocol 提供了一種可靠且安全的方式來創建和管理比特幣區塊鏈上的 NFT，確保每個 NFT 都是唯一的、不可更改的，會被永久地標記在交易的第一個輸出的第一個 sat 上。

此外，基於以太坊的 NFT 和比特幣之間的核心區別之一是，以太坊 NFT 通常指向 IPFS 系統上的鏈外數據。而比特幣有了這個 Ordinals 協議，所有的數據將直接被刻在鏈上。
<br>

### ▮ 實作概述
銘文儲存在 Taproot script-path 腳本中，
**利用 OP_FALSE 讓 OP_IF 到 OP_ENDIF 中間區段的 code 永遠不會被執行，
就可以將想備註的檔案、文字寫進去永久保存**
其中能做到的容量上限為 4MB （一個區塊的極限大小）

此外，由於 2017 Segwit 升級引入隔離驗證的機制，Segwit 把 scriptSig （解鎖簽名腳本、witness）移到交易 Input 外，就是交易和簽名分開了，給了從 scriptSig 拉出來的 witness 75% 的隔離見證打折，表示這個 script 僅需原先正常價格的1/4

Taproot 的升級，讓這些圖片資料得以有足夠空間上傳，也因為是 Segwit 讓 witness 的形式有隔離見證打折，陰錯陽差的造成了現在在 Bitcoin 上面存放資料反而有特別優待的感覺

而 Taproot 創建銘文需兩步驟：
1. **commit**
創建一個 taproot 輸出（該輸出會提交一個包含銘文的 scriptSig 解鎖腳本，此時 script 本身還未上鏈，只是生成了一條 taproot script 路徑），並提交該交易，確保只有擁有正確簽名的人才能在未來的輸入中使用它
2. **reveal**
花費上述交易生成的 UTXO ，由於此時必須將包含銘文的 scriptSig 作為 input 來解鎖上述 UTXO，因此就在鏈上揭示了銘文的內容
- 更詳細的技術細節與原理紀錄於文末

- 銘文官方範例

    <signature>
    OP_FALSE // 由於為 FALSE 故以下 Code 不會被執行
    OP_IF // 開頭
      OP_PUSH "ord" // ord 表示這是屬於 Ordinals 協議
      OP_1 // OP_1 後的內容表示這個文件的類型
      OP_PUSH "text/plain;charset=utf-8" // 表示為文本
      OP_0 // OP_0 可能有多段，因為一次 PUSH 不能超過 520 bytes
      OP_PUSH "Hello, world!"
    OP_ENDIF // 結尾
    <public key>

<br>

### ▮ 和以太坊 NFT 的差別


- 補充
1. Ordinals 完全存在鏈上而且完全不可變，而以太坊通常需使用 IPFS ，鏈下易改
2. Ordinals 沒有單獨額外的 MetaData，故不需要擔心丟失 Data 的風險
<br>

### ▮ 稀有度

- common：區塊中的非首個 satoshi
- uncommon：約每隔 10 分鐘，產出區塊中的首個 satoshi
- rare：每隔 2016 區塊，約每兩個禮拜之難度調整後的第一個區塊的第一個satoshi
- epic：每隔 210000 區塊，約每 4 年之產量減半後的第一個區塊的第一個 satoshi
- legendary：每經過 6 次產量減半，約 24 年，難度調整和產量減半會同時發生，每個週期後的第一個區塊的第一個 satoshi
- mythic：創始區塊中的第一個 satoshi
<br>

### ▮ 目前生態系
<br>

### ▮ 優勢與挑戰

- 優勢
- 不改變比特幣設計基礎，實現 NFT 功能，保留了比特幣安全性等優點
- 早期藍海，從投資的角度來看還有待完善，存在增長潛力
- 以真正去中心化方式儲存，並且完整的存在鏈上，而不是隨心所欲可以更改的集中式服務器儲存
- 銘文 NFT 攻佔有限的區塊空間，從而推升費用讓礦工受益幫助比特幣 POW 網路可持續性的發展
- 無任何審核許可機制，也沒人有權下架，實現完全去中心化

- 挑戰
- 比特幣錢包覆蓋率目前還很低，推廣困難
- 占用過往轉帳買賣的交易區塊空間，故產生爭議且共識不足
- 目前操作須具備些許專業知識，較為複雜，門檻較高
- 基礎設施非常不完善，不管是交易、查看數據等工具都很楊春
- 目前場外交易仍然為大宗，流動性和真假安全都是大挑戰
- 存儲的所有內容都是永久性的，包括任何非法或令人反感的內容
<br>

---
**⭐
以下內容難度較高，深度較深，若無興趣可直接跳過，
但相關中文資料較稀少，想用中文多了解 Bitcoin 技術的朋友建議閱讀**
<br>

### ▮ 補充 — 雜項
1. script 腳本資料不會被儲存節點記錄到 UTXO set，但會被全節點所記錄
2. Taproot 取消了 script size 的上限，可以利用 **tapscript** 擺脫原有的數據儲存限制
3. 原先 OP_RETURN 上限是不得超過 80 bytes，而 Tapscript 無上限，**只要 transaction 的大小小於一個區塊 block 的上限 (4 MB)** 就好
4. Ordinals 創始人稱這種銘文為 **Digital Artifact** （數位藝術品）而非 NFT
5. sat 基本運作：[a b] [c] [d e f] → [a b c d] ， e 和 f 的 sat 被礦工收走
6. Ordinals 官方將 OP_FALSE、OP_IF、OP_ENDIF 的新運用稱為 **envelope 信封**
7. 個人地址為 1 開頭的 **Pay-to-PubKeyHash (P2PKH，支付給密鑰)**，
腳本地址為 3 開頭的 **Pay-to-ScriptHash (P2SH，支付給腳本)**
8. 詳細 **P2PKH** 和 **P2SH** 比較，可以參考 [[Mastering Bitcoin 筆記] Standard Transactions](https://medium.com/@wilsonhuang/mastering-bitcoin-%E7%AD%86%E8%A8%98-standard-transactions-undone-bfb9b4ed0ed8) 這篇中文文章，~~雖然原作者能要被抓去關了~~。
<br>

### ▮ 補充 — Segwit
Segregated witness (segwit) ，俗稱「隔離見證」，是 2017 年 Bitcoin 的升級，也就是 Taproot 再前一次的升級（四年才一次升級）。

最早他的出現是為了解決 transaction malleability 這個 bug。在計算 transaction size 的算法上，給了從 scriptSig 拉出來的 witness 75%的折扣優惠，也就是說同樣一筆 transaction 如果採用 segwit，可以因為 transaction size 計算上較小，而有著更便宜的手續費（礦工也因為這次升級得以收更多 transaction ）。
<br>

### ▮ 補充 — Taproot
Taproot是最近對比特幣區塊鏈進行的升級，於2021年11月啟用。這是一次軟分叉，由三個主要特性組成：MAST，默克爾抽象語法樹，Taproot 以及 Schnorr 簽名，使交易更有效率、隱私與安全。

簡而言之，Taproot 啟用了「Schnorr簽名」，允許進行更複雜的多簽名交易等功能，透過聚合簽名提升效率。因為要支援 Schnorr signature，所以 Bitcoin 的 script system 勢必要做一些改動 (BIP-342) ，淘汰效率低落的 opcode 和新增一些新的 opcode 的同時，Bitcoin Core 也順便取消了 Bitcoin script size 的上限。

Taproot 的主要好處之一是增強隱私，通過將多個 Output 捆綁成單一輸出變成 P2TR ，從而使所有交易看起來都是相同的，無法判斷背後是個人單簽還是多簽或者是其他複雜合約，無論涉及的交易複雜性如何。

總歸來說，Taproot被視為比特幣區塊鏈的一個重要進展，因為它提供了一個基礎，可以實現更複雜和安全的交易，同時保持網絡的核心價值，即效率和隱私。
<br>

### ▮ 補充 — 為甚麼 Taproot 創建銘文需兩個步驟？
一個比特幣交易輸出 Output 包含：
1. 比特幣數量（聰）
2. 花費這些比特幣時所需滿足的條件

也就是**鎖定腳本 locking script** ，
而接收方日後要花費這些 UTXO 時，
需要生成一個解鎖腳本 scriptSig。

而 Taproot 的升級是將 pay-to-key 和 pay-to-script 結合為 pay-to-Taproot，

`「 Q = P + Hash ( P , m ) ∗ G 」`

其中 m 為一 MAST 的默克爾根，而這 MAST 包含了能花費 UTXO 的條件，
P 為能花費這筆 UTXO 的公鑰，稱 tap_tweak，由 merkle branch 聚合而成的
G 為橢圓曲線中的 Generator Point，
簡單來說 私鑰Hash * 常數G 可產生不可逆的公鑰（無法除回去）
所以想花這筆交易有兩辦法，
1. 因為妳知道 H(P, m)，也知道 P 的私鑰，所以就把這兩個數結合作為私鑰，並對 X 加密，所以系統可以拿公鑰 Q 去解密 X 認證你有不可否認性
（類似傳統 pay-to-key 就是拿私鑰做解密）
2. 可以批露 P 跟 m 讓大家知道 Q 跟 m 確實相關，而這個批露也就是 reveal ，通過批露條件(解鎖腳本) 來花費 UTXO
（滿足 P scripts Leaf version 也就是 merkle branch 的 path 來解密）

而 Ordinals 就是把銘文作為解鎖腳本 scriptSig 存為一個 MAST 的根，
存入 MAST 時不會有人知道這個條件，只有在花費 UTXO 批露時才會顯現。
<br>

### ▮ 值得參考的文章
1. [panewslab，一文看懂什麼是BTC NFT以及未來潛力](https://www.panewslab.com/zh_hk/author/8ehq0ap2.html)
2. [panewslan，深度探討比特幣鏈上NFT：Ordinals 變革及比特幣可擴展性](https://www.panewslab.com/zh_hk/articledetails/x6xjhhi7.html)
3. [aimultiple，Ultimate Guide to Ordinal Inscriptions/Bitcoin NFTs in 2023](https://research.aimultiple.com/ordinal-inscriptions/)
4. [鑽石手，Ordinals是什么？BTC NFT爆发会带动哪些机会？](https://www.youtube.com/watch?v=YqC4OnXX4zY&t=310s&ab_channel=%E9%92%BB%E7%9F%B3%E6%89%8BDiamondHands)
5. [動區，詳解比特幣隔離見證 Segwit －工作原理與案例分析](https://www.blocktempo.com/segwit-for-dummies-concept-and-case-study/)
6. ⭐ [Dapp Learning，比特币NFT的基本原理和特性——Ordinals](https://www.youtube.com/watch?v=RpoDtNwWSBo&t=2096s&ab_channel=DappLearning)
7. ⭐ [Ordinal Theory 官網](https://docs.ordinals.com/introduction.html)
8. ⭐ [PureTeaux，Illegitimate bitcoin transactions](https://read.pourteaux.xyz/p/illegitimate-bitcoin-transactions)
9. [知乎，學習筆記 OP_RETURN](https://zhuanlan.zhihu.com/p/53754605)
10. [知乎，比特幣上的 NFT，靠譜嗎？](https://zhuanlan.zhihu.com/p/611373815)
11. [徐粲邦 Medium，Mastering Bitcoin — CH5 Transactions](https://medium.com/@bun919tw/%E6%B7%B1%E5%85%A5%E7%90%86%E8%A7%A3-bitcoin-nft-ordinals-3811b0eb9fed)
12. ⭐ [徐粲邦 Medium，深入理解 Bitcoin NFT — Ordinals](https://medium.com/@bun919tw/%E6%B7%B1%E5%85%A5%E7%90%86%E8%A7%A3-bitcoin-nft-ordinals-3811b0eb9fed)
13. [登鏈社區，Ordinal NFT 實現原理](https://learnblockchain.cn/article/5376)
14. [hiro，What Are Bitcoin Ordinals?](https://www.hiro.so/blog/what-are-bitcoin-ordinals)
15. [BTC Study，Taproot 升級詳解](https://www.btcstudy.org/2021/11/02/the-taproot-upgrade-explainer-from-Suredbits/)
16. [BTC Study，比特幣升級提案 Taproot 技術解讀](https://www.btcstudy.org/2021/09/29/bitcoin-taproot-a-technical-explanation/)
17. [Wilson Huang，[Mastering Bitcoin 筆記] Standard Transactions](https://medium.com/@wilsonhuang/mastering-bitcoin-%E7%AD%86%E8%A8%98-standard-transactions-undone-bfb9b4ed0ed8)
18. [律動，比特幣NFT協議Ordinals生態匯總](https://www.theblockbeats.info/news/35521)

###### tags: `Blockchain Research`