比特幣:比特幣將迎來Taproot升級 將帶來哪些變化？

原標題：比特幣將迎來Taproot升級能否助推其價格拉升？

2021年10月11日，比特幣持續向上拉升，截至10月12日凌晨觸達57,824.6美元的價格水平，基本已經收回5月以來的跌幅。加密市場近期回溫，市場上對“雙頭牛”的討論更加熱烈，不少業內人士對比特幣給予了更高價位的期待。

在這一背景下，我們關注到比特幣網絡的一個重要技術升級——Taproot升級——將在下個月啟動，這將是比特幣發展歷程中值得關注的一個里程碑事件。

2021年6月12日，據Taproot.watch數據顯示，比特幣Taproot升級已被鎖定，并將在今年11月激活。Taproot.watch網站甚至還制作和發布了一個影片表示慶祝。這意味著，11月比特幣網絡達到指定的區塊高度時，Taproot將被激活，與Taproot相關并包含在BitcoinCore0.21.1中的比特幣改進提案將自動啟動。

由于Taproot升級將是繼2017年比特幣隔離見證之后最大的一次技術拓展，因此受到了行業巨大的關注，尤其在比特幣愛好者眼中該升級具有非凡的意義。Taprrot升級被寄希望于改善比特幣網絡的可擴展性、隱私性、靈活性，提高使用性能和用戶體驗，同時最大程度地減少對鏈上的影響。

美國比特幣算力占比現已升至16.8%，近兩年增長超4倍:7月16日消息，根據劍橋替代金融中心的數據顯示，在四川等省叫停比特幣挖礦之后，美國礦工成為最大受益者，財富正在從東方轉移到西方，目前中國比特幣算力在全球比特幣算力占比已降至50%以下，而美國美國礦工在全球比特幣算力占比則升至16.8%。值得一提的是，2019年美國礦工僅控制了 4% 的比特幣網絡算力，這意味著在最近兩年內美國控制的比特幣算力增長超過四倍。[2021/7/16 0:58:18]

那么，比特幣為什么需要進行升級？Taproot具體是怎樣的一次升級？它會對比特幣網絡產生什么潛在影響？能否助推價格飆升？

比特幣為什么需要升級？

眾所周知，比特幣自誕生起除了存儲和交易之外，幾乎不具備其它的功能，其價值更多的體現在貯藏手段和“數字黃金”這一特性上。而作為價值轉移的基礎設施，比特幣網絡一直存在可擴展性和交易效率的問題。比特幣區塊上限大小為1MB，這導致比特幣網絡中每秒處理的交易筆數僅為7左右。因此比特幣網絡交易確認速度非常慢，網絡擁堵問題始終困擾著不少比特幣用戶。

近些年來，比特幣社區也一直在研究和嘗試擴容方案。2017年8月，比特幣社區通過激活隔離見證升級試圖改善比特幣的可擴展性。隔離見證通過把每筆交易的數字簽名信息從區塊里面去掉并存儲在基本交易塊之外，從而減小區塊的尺寸，來改善擴展性的問題。

聲音 | 火星人許子敬：Grin最接近比特幣原教旨主義:火星人許子敬剛剛在微博表示：Grin也許是近年來最硬核、最接近比特幣原教旨主義的數字貨幣；小區塊、純匿名、抗審查，密碼朋克、無政府主義再一次掀起波瀾；創始團隊的匿名身份，也是在向中本聰致敬；而不募資只捐款的風格，更代表了去中心社區的力量。無論Grin后續發展如何，自由的理想一直在指引人們前進的道路。 ????[2019/1/16]

但是，這對比特幣的網絡可擴展性提升仍然遠遠不夠，比特幣社區在不斷尋找其他解決方案，包括后來的比特幣二層擴容方案——閃電網絡，雖然在很大程度上改善了比特幣的交易堵塞問題，但是比特幣網絡性能相比主流的區塊鏈網絡而言，仍有較大差距和空間。這也使得比特幣很難成為高交易體量的數字資產。

此外，更為重要的一點是，比特幣網絡的隱私安全問題也亟待解決。一方面，比特幣在技術層面的程序腳本設置會公開合約條款內容，會暴露參與方的信息；另一方面，比特幣目前的ECDSA簽名中，身份信息可以從多重簽名交易的簽名中免費獲得，通過技術手段同樣可以追蹤到參與方的信息。隨著比特幣網絡的普及和參與人數越來越廣，以上這些問題就顯得更為突出。

為了提升比特幣的隱私性和交易擴展性，2018年1月，比特幣核心貢獻者GregoryMaxwell在研究了MAST技術之后，首次提出了Taproot的概念。后來，他與包括PieterWuille、AnthonyTowns、JohnsonLau、JonasNick等多個核心開發者一起，研究了一種稱為Schnorr簽名的方案，并將其納入Taproot，計劃在協議更新中展現。

聲音 | 眼鏡蛇Cobra：比特幣的一個核心漏洞剛剛被修復:眼鏡蛇Cobra在其個人社交媒體表示：“比特幣核心錢包的一個可怕的漏洞剛剛被修復，如果被任何‘流氓’礦工利用，這個漏洞可能會導致比特幣網絡的大量崩潰。”[2018/9/19]

2019年5月6日，比特幣協議開發人員PieterWuille向比特幣開發者郵件群發名單發布了一個名為"Taproot"軟分叉提案。2020年1月，Taproot/Schnorr軟分叉升級提案已正式作為比特幣改進提案發布，相關提案序號為BIP340-342。截至今年6月，已獲得比特幣社區和礦工的支持，即將正式被激活。

Taproot升級是什么？

和以太坊網絡一樣，比特幣每隔段時間也會進行更新，主要通過比特幣改進提案的形式為比特幣引入一些信息改進和新功能。

總的來說，Taproot就是一個旨在提高比特幣網絡安全性、隱私性及靈活性的協議升級，此次升級主要包含三個升級包，即Schnorr簽名(BIP340)、Taproot(BIP341)和Tapscript(BIP342)。下面分別來介紹這幾個升級的具體內容。

1、Schnorr簽名

Schnorr簽名最早是由德國數學家和密碼學家ClausP.Schnorr于2008年提出的數字簽名方案，后來區塊鏈公司Blockstream的密碼學家GregoryMaxwell、PieterWuille等人在2018年提出了一種名為MuSig的Schnorr簽名方案。這一算法簽名將作為比特幣一直以來使用橢圓曲線數字簽名算法(ECDSA)的替代方案。

比特幣價格上升對比特幣而言并不一定是好事:據了解，紐約研究公司泰勒全球視野的總裁兼創始人小約翰·泰勒（John Taylor Jr.）說：“看到比特幣價格上升如此之快，比特幣的創建者應該感到震驚，因為公眾的高度關注和近期的爆炸性走勢必將快速終結比特幣的自由。”[2017/12/12]

Schnorr的運行原理類似于橢圓曲線數字簽名，但相比ECDSA具備更多優點。其中最為顯著的一點就是允許簽名聚合，即可以將參與交易的多方“聚合”為單個Schnorr簽名。這不僅可以減少簽名占用體積，還可以使得多簽交易和網絡上任何其它交易變得無法區分，從而減少信息暴露，提高私密性和安全性。

在ECDSA簽名中，可以從多重簽名交易的簽名中追蹤參與者的身份信息；在Schnorr簽名中，從生成的單一簽名無法查看原有的單個簽名信息。

此外同時，Schnorr簽名算法與原有的ECDSA簽名都使用同樣的橢圓曲線secp256k1和哈希函數SHA256，這保證了其可以以最小的改動兼容比特幣目前的公私鑰生成機制。

2、Taproot

Taproot可以看作MAST的一種應用，Taproot在與MAST類似的前提下運作，將交易支出條件劃分為默克爾樹哈希。但與原有的比特幣腳本邏輯相比，Taproot結構僅顯示一個由支出條件的默克爾根和原始公鑰的組合生成的經過調整的公鑰。

比特幣現金開發團隊宣布改變地址格式 以解決用戶資金丟失問題:由于比特幣現金的分叉導致了部分使用比特幣和比特幣現金的用戶在轉賬時暫時或永久的丟失了他們的幣。針對這種情況比特幣現金的開發團隊宣布將采取措施來解決這個問題。Bitcoin ABC的首席開發人員Amaury Sechet認為，這將成為比特幣現金實現的下一個重大目標。他在宣布工作進展時講道，要將新地址格式稱為“cashaddr”，稱這是一個“緊迫的”改變，并力爭最快在十二月份做出改變。[2017/11/30]

Taproot支出條件的圖解說明

Taproot結構與Schnorr簽名技術結合后，可以隱藏比特幣交易中的部分腳本，而不需要暴露過多的交易細節信息，只有在“非協作式支出”時，才需要披露MAST的存在，且只需要披露被執行的腳本部分。通過該解決方案，不僅可以減少比特幣交易體積，還可以隱藏所有中間數據，保護用戶的隱私。

3、Tapscript

BIP342是Schnorr和Taproot的補充升級，它添加和更新了一些操作碼，這些操作碼是指定要執行的操作的機器語言指令的一部分。BIP342補充了BIP341中提出的對比特幣腳本結構需要做的改進，且允許對Schnorr簽名進行批量驗證，添加了新的操作碼來增強比特幣的智能合約功能。

Taproot升級的影響

要說Taproot升級會給比特幣帶來的重要影響，那么主要體現在隱私性和可擴展性這兩點上。

根據我們前面所介紹，總結而言，Taproot升級的最主要技術概念是Schnorr簽名和MAST。這兩大升級可以直接改善目前比特幣網絡的安全隱私性和可擴展性。

首先來看Schnorr簽名，前面我們提到聚合簽名可以使得多重簽名交易在鏈上顯示為正常的單簽交易，這就使得多簽交易會變得難以區分，單個交易難以被追蹤，這一點可以提高多簽用戶的隱私性。根據p2sh.info的數據圖表顯示，目前多重簽名的使用率處于快速增長狀態。這對于有著多簽需求的機構和普通用戶來說，Taproot升級將帶來使用體驗上極大的優化。

按P2SH地址類型存儲的比特幣

另外，Schnorr簽名減少了原來的簽名字節，從而節省了交易占比空間。Blockstream團隊曾經在2018年發布的論文《SimpleSchnorrMulti-SignatureswithApplicationstoBitcoin》中提到使用MuSig能夠給比特幣網絡節省巨大的空間，由此可以帶來潛在比特幣網絡容量的增加。

使用及不使用多重簽名的比特幣區塊鏈的大小?

來源：SimpleSchnorrMulti-SignatureswithApplicationstoBitcoin

除了空間上的節省，Schnorr簽名還可以被批量驗證，相比逐一驗證ECDSA，極大地節約了驗證時間，從而可以提高交易處理效率，這可能意味著未來整個比特幣網絡的交易可以變得更快、更便宜。

再來說MAST，MAST被引入比特幣區塊鏈協議，Taproot通過改變其支出條件的結構方式，減少原本交易中附加冗長的腳本，來減少每筆比特幣交易的數據占用空間。通過與Schnorr簽名技術的結合，進一步節省交易占用空間，同時也能夠在一定程度上減少目前比特幣網絡大部分交易的安全性和隱私性威脅。最后，這些對網絡層面的潛在影響能否反映在市場表現上，能否助推比特幣價格再創歷史？也令人期待。

綜上而言，雖說與以太坊以往升級的浩大聲勢相比，比特幣升級顯得有些相形見絀，但不可否認，Taproot升級的到來和其影響值得比特幣社區和比特幣愛好者們關注。一直以來，區塊鏈的擴容問題備受關注，就比特幣和以太坊而言，這一問題至今仍未從實質上解決。比特幣閃電網絡發展雖有進展但與以太坊Layer2相比總體收效甚微，目前以太坊也正在eth2.0的轉型之路上，這次Taproo比特幣升級對比特幣而言算是一場及時雨，有望增強其隱私屬性和支付屬性，穩固和提升比特幣在眾多數字資產中的競爭力。

參考文獻：

1SchnorrandTaproot：https://medium.com/@listedreserve/schnorr-and-taproot-cc4fa1edc828

2Maxwell,Gregory,AndrewPoelstra,YannickSeurin,andPieterWuille,2018,"SimpleSchnorrMulti-SignatureswithApplicationstoBitcoin".https://eprint.iacr.org/2018/068.pdf

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