什麼是Taproot，它又如何讓比特幣受益？

摘要

Taproot是比特幣網路的升級，於2021年11月14日上線。自SegWit問世以來，Taproot與Schnorr簽名一直是備受期待的比特幣技術升級。 Taproot旨在改變比特幣腳本的運作方式，提升隱私、可擴展性和安全性。 Taproot與名為Schnorr簽名的相關升級結合後，將有望實現上述目標及更多計劃。

所有熟悉加密貨幣社群的使用者都知道，私密性、可擴展性與安全性是社群關注的重點。雖然比特幣是全球最熱門的加密貨幣，但這些問題仍有待解決。 Taproot的目標正是解決上述問題。

導語

比特幣雖起伏不定，但事實證明，它仍是撐起加密貨幣世界的「頂樑柱」。多年來，雖然加密貨幣世界發生過Mt. Gox遭到入侵、臭名昭著的比特幣硬分叉等各種問題，但加密貨幣社群始終支持比特幣。

然而，某些問題卻不能忽視──最重大的當屬私密性問題。比特幣是一條公共區塊鏈，任何人都能監控網路中的交易。對某些人來說，這是一項最大的隱憂。雖然有可能透過貨幣混合與CoinJoin等技術來提升匿名性，但這些技術終究無法將比特幣變成隱私幣。雖然Taproot同樣無法做到這一點，但它卻有可能提升網路的匿名性。

Taproot升級備受期待，被視為解決比特幣私密性欠佳以及其他相關問題的重要起點。 2021年11月14日，經全球礦工的一致批准，Taproot在比特幣網路上線啟動。究竟什麼是Taproot？它如何讓比特幣受益？我們來深入研究一下。

比特幣網路的限制

雖然是首款問世且普及度最廣的加密貨幣，比特幣網路仍在某些方面存在不足之處，諸如交易速度緩慢。創建之初，比特幣每秒處理7筆交易，但隨著網路受歡迎程度和用戶增加，交易速度和費用也隨之增長。比特幣價格飆漲以後，比特幣網路的平均交易費用在2021年創下歷史新高，達到60美元左右。有人認為，費用高昂且交易速度緩慢將阻礙比特幣網路的發展。為提升交易能力，開發人員於2017年上線隔離見證(SegWit)升級，使單一區塊可容納更多交易。然而，高昂費用仍普遍存在。

另一個限制則是私密性。儘管比特幣在其白皮書概述中指出其交易具有私密屬性，但比特幣網路的所有交易細節均公開可見。也就是說，根據比特幣地址即可取得個人所有的購買歷史記錄。

為突破這些局限性，比特幣已多次實施網路升級。然而，由於比特幣的去中心化性質，網路修改極具挑戰性。是否實施變更並非一人拍板即可，而要由社群達成共識方可決策。

什麼是比特幣Taproot升級？

Taproot是一次優化比特幣腳本的軟分叉，提升隱私、效率以及網路處理智慧合約的能力。這是自2017年SegWit升級後，公認的比特幣重大升級。

Taproot升級由3項不同的比特幣改進提案(BIP)組成，其中包括：Taproot、Tapscript及其核心，即名為「Schnorr簽章」的全新數位簽章方案。 Taproot旨在為比特幣用戶帶來許多好處，例如提升交易隱私和降低交易費用。也將讓比特幣執行更多複雜的交易，從而拓寬用例，與以太坊一較高下，尤其是智能合約功能和網路對去中心化金融(DeFi)和非同質化代幣(NFT)的支持。

Taproot提案最初由Bitcoin Core開發者Greg Maxwell在2018年1月提出。 2020年10月，Pieter Wuille創建程式碼拉取請求，將Taproot併入Bitcoin Core程式碼庫。為了全面部署升級，節點運行者必須採用Taproot的全新共識規則。該提案最終得到90%的礦工支持，並於2021年11月14日在區塊709,632中正式啟動。

Taproot如何運作？

Taproot升級由3項比特幣改進提案(BIP)共同協作實作。各項提案以不同的方式相輔相成。

Schnorr签名(BIP340)

Schnorr签名提高了比特币网络验证交易的速度和安全性。该签名由密码学签名方案组成，开发者是德国数学家兼密码学家Claus Schnorr。多年来，Schnorr的算法始终受专利保护，但该专利于2008年正式过期。Schnorr签名优点众多，尤其在短签名生成方面，以简洁高效著称。

比特币创始人中本聪采用的签名方案称为“椭圆曲线数字签名算法(ECDSA)”。选择ECDSA而非Schnorr签名算法是因为前者使用广泛、易于理解、安全稳定、轻量并且开源。

然而，Schnorr数字签名计划(SDSS)的推进可能是比特币与其他区块链网络应用新一代签名技术的起点。

Schnorr签名的一大核心优势是可以在复杂的比特币交易中提取多组密钥，生成独一无二的签名。因此，交易中各方的签名可整合为单一的Schnorr签名，这个过程称为“签名聚合”。

实际上，Taproot可以让人完全看不出来比特币脚本在运行。例如，采用Taproot后，无论是闪电网络通道交易、点对点交易还是通过复杂的智能合约交易，不同比特币支付方式看起来毫无差别。这些交易的监控者看到的只有点对点交易。然而，值得注意的是，这并未改变发送者与最终接收者的钱包信息暴露于外的事实。

Taproot (BIP341)

Taproot因Taproot升级而得名，其创建基础是2017年的SegWit升级，并使用默克尔化替代脚本树(MAST)来扩展比特币区块链中的交易数据量。

比特币网络中的交易由公钥和私钥保护。如需支付钱包中的数字资产，用户需先提供签名证明自己的真实所有者身份，才能转移代币。除了单一签名交易，比特币网络中的交易还可通过释放时间锁、要求多重签名(multisig)等功能来提升复杂度。

然而，复杂的多重签名交易需要多次输入和签名验证，会给区块链增加巨大数据量，拖慢交易速度。并且，交易信息在区块链中自动显示，会暴露地址所有者的敏感数据。

MAST集成后，单个MAST交易即可代表多个脚本，从而可减少所需脚本和验证的数量。复杂比特币交易发送到MAST后，并不需要默克尔树来处理交易。MAST仅允许将交易的执行条件提交到区块链，而不是发送所有的细节。这将大幅降低网络所需存储的数据量。这不仅提高了比特币区块链的可扩展性和效率，还让比特币用户享有更高的私密性。

Tapscript (BIP342)

Tapscript是升级到比特币脚本的编程语言，为另外2项比特币改进提案(BIP)提供便利。它是一系列操作码的集合，是用于指定如何执行交易的指令。区块的可用空间变多，新功能会更加灵活，可促进比特币网络在未来支持和创建智能合约。

Taproot如何让比特币受益？

正如前文讨论所述，Taproot可显著提升比特币的私密性并拓宽用例。其他潜在优势还包括：

1.通过降低区块链中传输与存储的数据量来改善网络可扩展性；

2.每个区块处理更多交易（提升每秒交易量(TPS)速率）；

3.削减交易费用。

Taproot的另一项优势是移除了签名延展性，这是比特币网络中的一项已知安全风险。简而言之，从技术角度出发，签名延展性是指交易确认前，签名可以修改。通过这种手段，攻击者可伪造出交易从未发生过的假象。这会让比特币暴露于臭名昭著的双花问题之下，有损分布式账本的公正性。

Taproot升级为何重要？

激活Taproot可提升比特币网络功能，促成快速可靠的交易。在Taproot之前，比特币协议的发展仍处于Layer 1阶段，而以太坊等其他协议已在Layer 2和DApp方面抢占先机。升级后，比特币开启智能合约部署、拓展用例，迎头赶上NFT和DeFi市场的未来潮流趋势。

随着比特币网络效率提高，费用降低，其交易数量和应用范围都将受到拉动。此外，比特币还保障了用户交易私密性，成为市场中更具竞争力的隐私币。

总结

Taproot是一次备受期待、广受支持的比特币升级。与Schnorr签名同时实施，私密性、可扩展性、安全性及其他特性将得到显著改善。这些升级将提升闪电网络的吸引力，推动多重签名成为广泛应用的行业标准。

不论您在比特币社区的参与程度如何，优化私密性、效率、安全等要素都将为用户创造附加价值，改善比特币的使用体验。

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