PRO: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。

V神：希望以太坊同時實現“功能性和簡單性”兩個愿景:3月30日消息，V神（Vitalik Buterin）發文表示，以太坊最大的挑戰來自于兩種愿景之間的平衡：一個重視安全性和簡單性的純粹而簡單的區塊鏈，以及一個用于構建高級應用程序的高性能和功能性平臺。

V神稱其個人夢想是嘗試同時實現這兩個愿景：一個基本層，其中規范每年都比前一年更小；一個以第二層協議為中心的強大的開發人員友好型高級應用生態系統。實現這樣一個理想的世界需要很長時間，而更明確地認識到這需要時間，我們需要一步一步地思考路線圖，這可能會對我們有很大幫助。

V神認為，有路徑實現改善功能性和簡單性，盡管可能會比較曲折。[2022/3/30 14:27:32]

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。

胡韜：國家區塊鏈試驗區總體規劃就是讓信任更簡單:金色財經現場報道，3月25日，由中國中小企業協會產業區塊鏈專委會主辦的中國中小企業協會第一屆區塊鏈創新高峰論壇將在3月25日在海口舉辦，金色財經全程直播會議議程。海南自貿港生態軟件園集團副總經理胡韜表示，《海南自由貿易港建設總體方案》規劃提及加強區塊鏈技術在知識產權交易、存證等方面應用。探索適合自由貿易港發展的新模式。2018年區塊鏈產業有四大痛點、四個瓶頸問題需要去解決，所以我們在當時就確定要在實踐的過程中從技術突破、人才轉換、制度建設和區塊鏈場景應用這幾大方面進行發力，我們希望能夠通過這樣的一些工作形成新的社會共識，共同促進區塊鏈發展。2018年的10月8日，正式獲批成立“海南自由貿易試驗區和中國特色自由貿易港區塊鏈試驗區”。國家區塊鏈試驗區創立后，我們著重建設數字文體產業、數字健康產業、數字金融產業。國家區塊鏈試驗區總體規劃就是讓信任更簡單。科技創新推動制度創新和產業創新。原則是安全為先、需求牽引、數據賦能、數據變現、迭代發展。[2021/3/25 19:16:39]

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 | ICE新加坡清算所總裁：目前還沒有實證是否使用區塊鏈就能夠使得交易更簡單、更可靠、更快速:據金融界報道，2019年第15屆中國（深圳）國際期貨大會在深圳舉辦，在境外交易所圓桌論壇上，ICE新加坡期貨交易所及ICE新加坡清算所總裁兼首席運營官Lucas Schmeddes表示，現在交易所必須具備技術型公司的特點，必須擁抱技術，但是目前還沒有真正使用新的技術的案例。是否使用區塊鏈就能夠使得交易更簡單、更可靠、更快速？目前還沒有得到實證。區塊鏈的加密技術，在金融領域雖然有安全性的需求，但是怎么樣去落地，還有很多的問題。[2019/12/1]

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。

徐海洋：區塊鏈不是簡單的新軟件技術，而是巨大的技術浪潮:前百度首席架構師、微軟亞洲研究院人工智能專家徐海洋受訪21世紀經濟報道時表示：我們很早就懂得區塊鏈技術，但對技術的意義理解太少，所以原來只停留在幫朋友做技術顧問的層面。反思后我們發現，區塊鏈不是簡單的新軟件技術，而是巨大的技術浪潮，我們應該更深入地參與其中。[2018/2/26]

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。

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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