简单理解比特币的Taproot

比特币的Taproot提案已获得社区支持,并预计于今年11月份激活,这引起了加密社区的较大关注。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GregMaxwell等公布,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。

具体来说,如何简单理解比特币中的Taproot软分叉升级?

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。

目前加密社区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btc几乎是不现实的。

V神:希望以太坊同时实现“功能性和简单性”两个愿景:3月30日消息,V神(Vitalik Buterin)发文表示,以太坊最大的挑战来自于两种愿景之间的平衡:一个重视安全性和简单性的纯粹而简单的区块链,以及一个用于构建高级应用程序的高性能和功能性平台。

V神称其个人梦想是尝试同时实现这两个愿景:一个基本层,其中规范每年都比前一年更小;一个以第二层协议为中心的强大的开发人员友好型高级应用生态系统。实现这样一个理想的世界需要很长时间,而更明确地认识到这需要时间,我们需要一步一步地思考路线图,这可能会对我们有很大帮助。

V神认为,有路径实现改善功能性和简单性,尽管可能会比较曲折。[2022/3/30 14:27:32]

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复合,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BTC,有特定的支出计划,可以采用时间锁多重签名的方式进行支出。

日本央行官员:日本央行将寻求设计“简单”的数字日元:金色财经报道,日本央行一位高级官员周五表示,日本央行发行的任何数字货币都应该有一个简单的设计,私营公司可以用它为客户开发金融和支付服务。日本央行执行董事内田新一表示,如果央行决定发行数字货币,它们需要与私营部门支付服务共存。为了实现纵向共存,一个相对简单的中央银行数字货币(CBDC)设计对于私营部门来说是可取的,将其作为一种成分”来开发各种服务,Uchida 补充说,例如,私人实体可以开发服务,允许客户通过一个钱包同时使用 CBDC 和私人支付方式。全球中央银行已加紧努力开发自己的数字货币,以实现金融系统现代化并加快国内和国际支付。(路透社)[2021/10/15 20:31:27]

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。不过不同的地方在于,当前的解决方案在btc进行支出时,需要披露整个脚本。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信息。

ECOC CBO:ECOC将为区块链提供更便捷简单的使用方式:5月14日20:00,ECOC CBO Albert做客MXC抹茶社区,就《ECOC激励层——反传导性释放机制模型的崛起》进行主题分享。

Albert表示:“ECOC的技术性结构,采用了 POS 共识算法的同时,还融入了UTXO、 VM虚拟机、原子计算、神谕系统、POL定位系统传输,尽可能通过技术手段为区块链行业应用提供更加便捷简单的使用方式。”[2020/5/14]

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btc,而人们只能看到这些对等交易。

BM:DPOS是基于简单原则的社区决策 其他去中心化系统缺乏正式决策过程:EOS创始人Daniel Larimer(BM)今日发推表示,DPOS是基于简单原则和设施的社区决策。其他去中心化系统缺乏正式的决策过程,但它们仍然通过未定义的流程“做出分叉决策”,这些流程主要由代币持有者以外的人控制。更糟糕的是,当你因为现状不佳而急需做出决定时,却无法做出决定。[2020/3/8]

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。

MASTSchnorr

*MAST

MAST是默克尔化抽象语法树。它来自于抽象语法树和默克尔树的结合。

MAST试图使用默克尔树对脚本中的操作进行编码。当btc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,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。

*Schnorr

比特币社区还将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签名也被一些加密学家们认为更具安全性,它在“randomoracle”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为比特币带来之前没有的好处:

*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。

*憎强隐私

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天花板的。

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