比特幣的 Taproot 提案已獲得社群支持,並預計於今年 11 月份激活,這引起了加密貨幣領域的較大關注。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)等提出,它希望通過此技術提升比特幣的隱私性、安全性以及可擴展性。

多重簽名

(來自 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展性。

目前加密貨幣社群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貨幣領域的隱私問題。不過,目前為止,隱私代幣試圖通過隱私屬性來取代比特幣幾乎是不現實的。

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。比如某個項目持有的比特幣,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 同樣也支持比特幣網絡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,有別之處在於,當前的解決方案在比特幣進行支出時,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訊息。

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踪跡。例如,可以在閃電網絡上使用 Taproot 支付比特幣,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展性,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。

多重簽名

(Mast 結構中無需披露所有腳本,Bitmex Research)

MAST 試圖使用默克爾樹對腳本中的操作進行編碼。當比特幣支出時,只需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 支持更複雜的交易,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。

多重簽名

(腳本數量與交易大小,David A.Harding)

Schnorr

比特幣社群還將 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 為比特幣帶來過去沒有的好處:

·降低費用

一些複雜的交易,其數據量會極大減少,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。

·增強隱私

通過 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。

·提升可擴展性和安全性

將 Mast 和 Schnorr 簽名結合起來,可以讓區塊包含更多的交易,減少數據量,不僅較低交易費用,還提升了可擴展性以及安全性。不過,也不要對其擴大吞吐量有過高期待,它主要通過減少多籤的大小。想通過它實現更大的可擴展性還是有一定的極限。


以上內容獲合作夥伴  藍狐筆記(微信公眾號 :lanhubiji)授權節錄及轉載。原文標題:《簡單理解比特幣的 Taproot》)

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