一文簡單理解比特幣的 Taproot 升級

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原標題/《簡單理解比特幣的Taproot》

(採收橄欖,梵高)

比特幣的Taproot提案已獲得社羣支援,並預計於今年11月份啟用,這引起了加密社羣的較大關注。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是一種提升比特幣指令碼功能的技術,由Greg Maxwell(比特幣核心開發者)等公佈,它希望透過此技術提升比特幣的隱私性、安全性以及可擴充套件性。

(採收橄欖,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充套件性。

目前加密社羣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檢視的,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,隱私代幣試圖透過隱私屬性來取代btc幾乎是不現實的。

一般來說,比特幣支出需要進行簽名,同時還可以新增其他的條件,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(如支援開發等),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,需要披露整個指令碼(條件)。如果條件複雜,資料量會很大,執行起來也貴,效率不高。此外,它也不利於隱私,因為指令碼會揭示所有參與方的資訊。

透過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,透過Taproot,可以隱藏比特幣指令碼的蹤跡。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套件性,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結構中無需披露所有指令碼,Bitmex Research)

MAST試圖使用默克爾樹對指令碼中的操作進行編碼。當btc支出時,只需提供其分支運算並將分支雜湊連線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雜湊,且都包含在一棵默克爾樹中,並形成單個雜湊(默克爾根),由此鎖定代幣。

透過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指令碼或未被觸發的條件,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,但隨著其指令碼數量的增加,MAST交易大小是對數增長,而非線形增長。

(指令碼數量與交易大小,David A.Harding)

*Schnorr

比特幣社羣還將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字簽名演算法,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,它透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

一些複雜的交易,其資料量會極大減少,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

透過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。

*提升可擴充套件性和安全性

將Mast和Schnorr簽名結合起來,可以讓區塊包含更多的交易,減少資料量,不僅較低交易費用,還提升了可擴充套件性以及安全性。不過,也不要對其擴大吞吐量有過高期待,它主要透過減少多籤的大小。想透過它實現更大的可擴充套件性還是有一定的天花板的。

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