如今,Taproot 的威力開始釋放出來,比特幣上的生態逐步得到發展,也引起更多加密社區的關注。
封面:Photo by Shubham Dhage on Unsplash
前言:本文於 2021 年 6 月發布,為了保留原貌,不做修改。 當時 Taproot 還沒推出。 如今,Taproot 的威力開始釋放出來,比特幣上的生態逐步得到發展,也引起更多加密社區的關注。
Taproot 可以提升比特幣的隱私性、安全性以及可擴充性。
比特幣的 Taproot 提案已獲得社區支援,並預計於今年 11 月份啟動,這引起了加密社區的較大關注。 為什麼 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)等公佈,它希望通過此技術提升比特幣的隱私性、安全性以及可擴充性。
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具體來說,如何簡單理解比特幣中的 Taproot 軟分叉升級?
Taproot 升級之於比特幣
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。
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。
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複合,比如在某區塊高度之後才能使用,且要滿足多人簽名才能支出等。 比如某個專案持有的 BTC,有特定的支出計劃(如支持開發等),可以採用時間鎖+多重簽名的方式進行支出。
Taproot 同樣也支援比特幣網路進行這些複雜功能交易,比如多重簽名、時間鎖定發行等。 不過不同的地方在於,當前的解決方案在 btc 進行支出時,需要披露整個腳本(條件)。 如果條件複雜,數據量會很大,執行起來也貴,效率不高。 此外,它也不利於隱私,因為腳本會揭示所有參與方的資訊。
通過 Taproot 升級則可以解決上述問題。
有了 Taproot,這些複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,可以在閃電網路上使用 Taproot 支付 btc,而人們只能看到這些對等交易。
此外,Taproot 升級還有利於降低費用和提升可擴充性,為比特幣的複雜交易提供更多方便。
之所以能做到這些,很重要的是得益於 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。 它來自於抽象語法樹(Abstract Syntax Tree)和默克爾樹(Merkle Tree)的結合。
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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,只須提供其分支運算並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,並形成單個哈希(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 支援更複雜的交易,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,複雜交易可以實現交易大小的顯著降低。 有些交易有諸多複雜條件,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。
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Schnorr
比特幣社區還將 Schnorr 簽名技術納入 Taproot 軟分叉升級中。 Schnorr 簽名目的在於實現高效性。 比特幣目前的簽名方案是 ECDSA,它和 Schnorr 簽名方案都屬於橢圓曲線數位簽名演算法,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,它通過將公閜和簽名組成 “閥值公閜” 和 “閥值簽名”,讓其交易看上去跟普通交易沒有區別。 “閥值公閜” 可以讓參與者的公閜疊加在一起,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 簽名演算法可以使得多重簽名更高效,同時由於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” 模型範圍內證明是安全的,而 ECDSA 簽名則無法做到。
結語
拋開複雜的技術問題,Taproot 為比特幣帶來之前沒有的好處:
降低費用
一些複雜的交易,其數據量會極大減少,這會讓這些複雜交易費用顯著降低。 而費用的降低,則利於提升比特幣上的複雜交易活動。
憎強隱私
通過 Schnorr 簽名和 MSAT 組合可以增強交易的隱私性,一些複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,還提升了可擴充性以及安全性。 不過,也不要對其擴大輸送量有過高期待,它主要通過減少多簽的大小。 想通過它實現更大的可擴充性還是有一定的天花板的。
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