比特币近年最重大升级简单理解 Taproot 软分叉

比特币的Taproot 提案已获得社群支持,并预计于今年11 月份激活,这引起了加密货币领域的较大关注。为什么Taproot 会引起人们的关注?因为它是近年来比特币最重要的升级之一。

比特币的Taproot 提案已获得社群支持,并预计于今年11 月份激活,这引起了加密货币领域的较大关注。为什么Taproot 会引起人们的关注?因为它是近年来比特币最重要的升级之一。

Taproot 是一种提升比特币脚本功能的技术,由Greg Maxwell(比特币核心开发者)等提出,它希望通过此技术提升比特币的隐私性、安全性以及可扩展性。

多重签名
(来自linuxfoundation.org)

Taproot 升级之于比特币

Taproot 软分叉升级对比特币来说,有几个好处,可以增强隐私、降低费用以及提升可扩展性。

目前加密货币社群最关注的问题之一是隐私。比特币链上发生的任何事情都是可以查看的,为了解决这个问题,出来了不少隐私解决方案,甚至有隐私代币,以此试图来解决加密货币领域的隐私问题。不过,目前为止,隐私代币试图通过隐私属性来取代比特币几乎是不现实的。

一般来说,比特币支出需要进行签名,同时还可以添加其他的条件,如时间锁、多重签名等。为了满足更多场景的需求,可以对这些条件进行Compound,比如在某区块高度之后才能使用,且要满足多人签名才能支出等。比如某个项目持有的比特币,有特定的支出计划(如支持开发等),可以采用「时间锁+多重签名」的方式进行支出。

Taproot 同样也支持比特币网络进行这些复杂功能交易,比如多重签名、时间锁定发行等。不过,有别之处在于,当前的解决方案在比特币进行支出时,需要披露整个脚本(条件)。如果条件复杂,数据量会很大,执行起来也贵,效率不高。此外,它也不利于隐私,因为脚本会揭示所有参与方的讯息。

通过Taproot 升级则可以解决上述问题。

有了Taproot,这些复杂的功能看上去是一次交易,其中的条件可以被隐藏起来。也就是说,通过Taproot,可以隐藏比特币脚本的踪迹。例如,可以在闪电网络上使用Taproot 支付比特币,而人们只能看到这些对等交易。

此外,Taproot 升级还有利于降低费用和提升可扩展性,为比特币的复杂交易提供更多方便。

之所以能做到这些,很重要的是得益于MAST 结构和Schnorr 签名方案。 Taproot 将两者纳入到其软分叉升级中。

桅杆 + 施诺尔

桅杆

MAST(Merklized Abstract Syntax Tree)是默克尔化抽象语法树。它来自于抽象语法树(Abstract Syntax Tree)和默克尔树(Merkle Tree)的结合。

多重签名
(Mast 结构中无需披露所有脚本,Bitmex Research)

MAST 试图使用默克尔树对脚本中的操作进行编码。当比特币支出时,只需提供其分支运算并将分支哈希连接到固定大小的默克尔根上,从而减少交易大小,节省区块空间。它对资金可支付的不同条件都单独进行了哈希,且都包含在一棵默克尔树中,并形成单个哈希(默克尔根),由此锁定代币。

通过MAST 结构,只有满足的条件才需要揭示出来,这增加了隐私性。此外,当它跟Schnorr 签名方案结合,它还可隐藏MAST 的结果,达成更好的隐私诉求。

整体而言,MAST 支持更复杂的交易,可以有各种支出条件,与此同时,它可不用揭示没有执行的脚本或未被触发的条件,由此实现隐私保护。此外,MAST 结构还有一个好处是,复杂交易可以实现交易大小的显著降低。有些交易有诸多复杂条件,但随着其脚本数量的增加,MAST 交易大小是对数增长,而非线形增长。

多重签名
(脚本数量与交易大小,David A.Harding)

施诺尔

比特币社群还将Schnorr 签名技术纳入Taproot 软分叉升级中。 Schnorr 签名目的在于实现高效性。比特币目前的签名方案是ECDSA,它和Schnorr 签名方案都属于椭圆曲线数字签名算法,不过Schnorr 可以实现「聚合签名」。

简单来说,就是一笔交易中多个签名可以组合成一个,它通过将公钥和签名组成成「阀值公钥」和「阀值签名」,让其交易看上去跟普通交易没有区别。 「阀值公钥」可以让参与者的公钥叠加在一起,而「阀值签名」可以让参与者的签名组合起来,根据约定条件进行支付。 Schnorr 签名算法可以使得多重签名更高效,同时由于其看上去跟普通交易一样,因此,也提升了隐私性。

Schnorr 签名也被一些加密货币学家们认为更具安全性,它在「random oracle」模型范围内证明是安全的,而ECDSA 签名则无法做到。

结语

抛开复杂的技术问题,Taproot 为比特币带来过去没有的好处:

·降低费用

一些复杂的交易,其数据量会极大减少,这会让这些复杂交易费用显著降低。而费用的降低,则利于提升比特币上的复杂交易活动。

·增强隐私

通过Schnorr 签名和MSAT 组合可以增强交易的隐私性,一些复杂交易看上跟普通的交易类似。

·提升可扩展性和安全性

将Mast 和Schnorr 签名结合起来,可以让区块包含更多的交易,减少数据量,不仅较低交易费用,还提升了可扩展性以及安全性。不过,也不要对其扩大吞吐量有过高期待,它主要通过减少多签的大小。想通过它实现更大的可扩展性还是有一定的极限。

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