一文理解比特幣的 Taproot

1 年前觀點

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。

內容目錄

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。

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。

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。

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。