Taproot：比特币隐私、效率与智能合约能力的基石升级

Taproot 是一组对比特币协议的升级（软分叉），旨在提高比特币的隐私性、可扩展性、灵活性和安全性。Taproot 于 2021 年 11 月在比特币主网激活。

它主要由三个比特币改进提案（BIPs）组成：

1. BIP 340 (Schnorr Signatures - 施诺尔签名)

2. BIP 341 (Taproot)

3. BIP 342 (Tapscript - 塔普脚本)

1. BIP 340: 施诺尔签名 (Schnorr Signatures)

核心概念：施诺尔签名是一种数字签名算法，与比特币当前使用的 ECDSA（椭圆曲线数字签名算法）相比，它具有以下显著优势：

• 多重签名聚合： 这是施诺尔签名的最大亮点之一。在多重签名交易中（例如，需要多方共同签署才能花费资金的交易），施诺尔签名可以将多个签名聚合为一个单一的有效签名。

  • 隐私性提升： 外部观察者无法区分一个聚合签名是来自单一方（普通交易）还是来自多方（多重签名交易），从而增强了隐私。

  • 效率提升： 聚合签名比单独的多个签名占用更少的区块空间，降低了交易费用。

  • 可扩展性： 减少了交易数据量，有助于提高比特币网络的整体吞吐量。

  • 优点：

• 线性特性： 施诺尔签名具有“线性”特性，这使得签名聚合成为可能，并且在数学上更简洁。

• 抗延展性（Non-Malleability）： 与 ECDSA 相比，施诺尔签名具有更强的抗延展性，这意味着交易签名一旦创建，无法被第三方篡改。这可以提高交易的安全性。

2. BIP 341: Taproot 

核心概念：Taproot 结合了施诺尔签名和一种称为 MAST (Merkleized Abstract Syntax Trees - 默克尔化抽象语法树) 的技术，其主要目标是让复杂的比特币交易（如多重签名、闪电网络通道关闭、时间锁交易等）看起来与简单的单签名交易相同。

• MAST 的改进：

  MAST 的核心思想是只在链上显示满足复杂脚本所需的部分代码，而不是所有可能的执行路径。

  隐私性： 如果一个智能合约有多种执行路径，通过 Taproot，只有实际被执行的路径才会暴露在区块链上，其他未使用的路径保持私密。

  效率： 只需将已执行路径的代码提交到链上，减少了交易的数据量和费用。

• P2TR (Pay-to-Taproot - 支付到Taproot地址)： Taproot 引入了一种新的地址类型 P2TR。这种地址允许两种花费条件：

  1. 密钥路径花费（Key Path Spending）： 最简单、最常见的路径。如果多方在链下达成一致并聚合了他们的施诺尔签名，他们可以直接花费资金，这看起来就像一个普通的单签名交易。

  2. 脚本路径花费（Script Path Spending）： 如果多方无法达成一致（或者合约需要满足某个特定条件，如时间锁），他们可以回退到预定义的脚本路径。只有执行的脚本路径才会被公开。

3. BIP 342: Tapscript 

核心概念：Tapscript 是比特币脚本语言的更新，旨在支持施诺尔签名和 Taproot。功能：

• 施诺尔签名验证： 为比特币脚本添加了对施诺尔签名的验证支持。

• 更灵活的脚本： 允许在比特币脚本中实现更复杂的逻辑，为未来的创新提供基础。

• 效率提升： 优化了脚本执行的效率，使得复杂合约的验证成本更低。

 

Taproot 的核心目标和愿景：

提升隐私性：

•  通过施诺尔签名聚合和MAST技术，使复杂交易看起来像简单交易，模糊了交易类型，从而提高链上隐私。

• 提高可扩展性： 聚合签名和MAST减少了交易数据量，使得每个区块可以容纳更多交易，有助于比特币网络的扩展。

• 增强灵活性： Taproot 为比特币脚本带来了更强大的功能，使得开发者可以在比特币上构建更复杂、更高效的智能合约应用，而无需进行硬分叉。

• 提升安全性： 施诺尔签名的抗延展性增加了交易的安全性。

• 优化用户体验： 最终目标是让比特币交易更便宜、更快、更私密，从而改善用户体验。

总结：

Taproot 是比特币自隔离见证（SegWit）以来最大的一次升级，它代表了比特币在隐私、可扩展性和智能合约能力方面的重要进展。它不是一个独立的加密货币或DeFi项目，而是对比特币协议本身的基础性改进，为闪电网络、多重签名钱包、复杂智能合约等应用提供了更强大、更高效、更私密的底层支持。它的激活是比特币技术发展的一个里程碑。