比特幣:簡單理解比特幣的Taproot

比特幣的Taproot提案已獲得社區支持，并預計于今年11月份激活，這引起了加密社區的較大關注。為什么Taproot會引起人們的關注？因為它是近年來比特幣最重要的升級之一。

Taproot是一種提升比特幣腳本功能的技術，由Greg Maxwell（比特幣核心開發者）等公布，它希望通過此技術提升比特幣的隱私性、安全性以及可擴展性。

（來自linuxfoundation.org）

具體來說，如何簡單理解比特幣中的Taproot軟分叉升級？

Taproot升級之于比特幣

Taproot軟分叉升級對比特幣來說，有幾個好處，可以增強隱私、降低費用以及提升可擴展性。

比特幣核心前開發者： BTC 擴容只需 3 個簡單步驟:Bitcoin Core 前開發者 Gavin Andresen 發布推特稱，為 BTC 擴容只需 3 個簡單步驟，第一步時是擴展以太坊，第二步是無需信任的代幣化 BTC，第二步是在 eth2 鏈上對這些封裝的代幣交易。第一步和第一步實際上并不容易，但大有可能在接下來一兩年發生。Gavin Andresen 認為，在接下來五年內，相比在比特幣主網及其二層閃電網絡上發生交易，基于另一條鏈對封裝 BTC 進行交易將會更多。[2020/6/15]

目前加密社區最關注的問題之一是隱私。比特幣鏈上發生的任何事情都是可以查看的，為了解決這個問題，出來了不少隱私解決方案，甚至有隱私代幣，以此試圖來解決加密領域的隱私問題。不過，目前為止，隱私代幣試圖通過隱私屬性來取代btc幾乎是不現實的。

動態 | 比特幣閃電網絡可能容易受到簡單而具有破壞性的攻擊:根據最近的一份研究報告，比特幣閃電網絡可能容易受到簡單而破壞性的攻擊。該報告描述了一種拒絕服務（DoS）攻擊,該攻擊可以用來減緩甚至停止網絡傷的大部分付款,雖然行為還沒有見過,但它被認為是一個目前主要的網絡缺陷。研究稱:“這次攻擊允許中斷閃電網絡的支付。” 這是可能的，因為每個閃電網絡支付都要通過一個節點網絡才能到達它的目的地。如果這些中間節點中的一個是一個壞的參與者，它會減慢支付速度，而不是像它應該的那樣快速地傳遞支付。更重要的是，目前執行拒絕服務攻擊并不需要太多的時間。（coindesk）[2019/10/21]

一般來說，比特幣支出需要進行簽名，同時還可以添加其他的條件，如時間鎖、多重簽名等。為了滿足更多場景的需求，可以對這些條件進行復合，比如在某區塊高度之后才能使用，且要滿足多人簽名才能支出等。比如某個項目持有的BTC，有特定的支出計劃（如支持開發等），可以采用時間鎖+多重簽名的方式進行支出。

聲音 | BM：衡量利益并不像衡量金錢那么簡單:據IMEOS報道，URI群成員們在討論關于URI的理解和利益最大化的利弊關系。有成員就說，金錢是一個目標嗎，并比喻說這就好比在說跑步鞋是奧林匹克運動員的目標。

BM說道，“說的對，這就是我的觀點。利益是一個觀點問題，取決于一個人的目標，金錢不是唯一的目標。衡量利益并不像衡量金錢那么簡單。”[2018/9/24]

Taproot同樣也支持比特幣網絡進行這些復雜功能交易，比如多重簽名、時間鎖定發行等。不過不同的地方在于，當前的解決方案在btc進行支出時，需要披露整個腳本（條件）。如果條件復雜，數據量會很大，執行起來也貴，效率不高。此外，它也不利于隱私，因為腳本會揭示所有參與方的信息。

通過Taproot升級則可以解決上述問題。

有了Taproot，這些復雜的功能看上去是一次交易，其中的條件可以被隱藏起來。也就是說，通過Taproot，可以隱藏比特幣腳本的蹤跡。例如，可以在閃電網絡上使用Taproot支付btc，而人們只能看到這些對等交易。

聲音 | Roger Ver：加密錢包應像iPhone一樣簡單安全:據Ambcrypto報道，比特幣耶穌 Roger Ver在韓國區塊鏈周期間接受采訪時表示，加密錢包是數字貨幣生態系統中最普遍存在的部分。因此，它應該是友好的，每個人都可以輕松使用，應該像iPhone一樣簡單安全。[2018/8/1]

此外，Taproot升級還有利于降低費用和提升可擴展性，為比特幣的復雜交易提供更多方便。

之所以能做到這些，很重要的是得益于MAST結構和Schnorr簽名方案。Taproot將兩者納入到其軟分叉升級中。

MAST+Schnorr

MAST

MAST（Merklized Abstract Syntax Tree ）是默克爾化抽象語法樹。它來自于抽象語法樹（Abstract Syntax Tree ）和默克爾樹（Merkle Tree）的結合。

（Mast結構中無需披露所有腳本，Bitmex Research）

MAST試圖使用默克爾樹對腳本中的操作進行編碼。當btc支出時，只需提供其分支運算并將分支哈希連接到固定大小的默克爾根上，從而減少交易大小，節省區塊空間。它對資金可支付的不同條件都單獨進行了哈希，且都包含在一棵默克爾樹中，并形成單個哈希（默克爾根），由此鎖定代幣。

通過MAST結構，只有滿足的條件才需要揭示出來，這增加了隱私性。此外，當它跟Schnorr簽名方案結合，它還可隱藏MAST的結果，達成更好的隱私訴求。

整體而言，MAST支持更復雜的交易，可以有各種支出條件，與此同時，它可不用揭示沒有執行的腳本或未被觸發的條件，由此實現隱私保護。此外，MAST結構還有一個好處是，復雜交易可以實現交易大小的顯著降低。有些交易有諸多復雜條件，但隨著其腳本數量的增加，MAST交易大小是對數增長，而非線形增長。

（腳本數量與交易大小，David A.Harding）

Schnorr

比特幣社區還將Schnorr簽名技術納入Taproot軟分叉升級中。Schnorr簽名目的在于實現高效性。比特幣目前的簽名方案是ECDSA，它和Schnorr簽名方案都屬于橢圓曲線數字簽名算法，不過Schnorr可以實現“聚合簽名”。

簡單來說，就是一筆交易中多個簽名可以組合成一個，它通過將公鑰和簽名組成成“閥值公鑰”和“閥值簽名”，讓其交易看上去跟普通交易沒有區別。“閥值公鑰”可以讓參與者的公鑰疊加在一起，而“閥值簽名”可以讓參與者的簽名組合起來，根據約定條件進行支付。Schnorr簽名算法可以使得多重簽名更高效，同時由于其看上去跟普通交易一樣，因此，也提升了隱私性。

Schnorr簽名也被一些加密學家們認為更具安全性，它在“random oracle”模型范圍內證明是安全的，而ECDSA簽名則無法做到。

結語

拋開復雜的技術問題，Taproot為比特幣帶來之前沒有的好處：

降低費用

一些復雜的交易，其數據量會極大減少，這會讓這些復雜交易費用顯著降低。而費用的降低，則利于提升比特幣上的復雜交易活動。

憎強隱私

通過Schnorr簽名和MSAT組合可以增強交易的隱私性，一些復雜交易看上跟普通的交易類似。

提升可擴展性和安全性

將Mast和Schnorr簽名結合起來，可以讓區塊包含更多的交易，減少數據量，不僅較低交易費用，還提升了可擴展性以及安全性。不過，也不要對其擴大吞吐量有過高期待，它主要通過減少多簽的大小。想通過它實現更大的可擴展性還是有一定的天花板的。

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