比特幣 Taproot 升級將於今年 11 月正式激活,它將強化比特幣在支付性能、隱私方面的可用性。

原文標題:《比特幣 4 年來首次重要升級,帶來了什麼重大變化?》
撰文:hebao

6 月 13 日,比特幣全網支持 Taproot 升級的礦池算力超過 90%,達到鎖定升級的最低要求,這也意味着 Taproot 升級將於今年 11 月正式激活。

被視爲比特幣數年來「最雄心勃勃的升級」, Taproot 在業內尤其是比特幣愛好者的眼中確實代表着非比尋常的意義,甚至是「目前爲止比特幣協議升級提議中最具重要性的一次」

但與引起行業大辯論的以太坊 EIP 1559 提案相比,Taproot 升級引發的行業聲量並不大,不少朋友甚至都沒怎麼聽說過,那究竟什麼是 Taproot 升級,它又將爲比特幣帶來怎樣的改變?

什麼是 Taproot 升級?

比特幣四年來首次重要升級:Taproot 會帶來哪些變化?Taproot 激活

比特幣每隔段時間就會更新一次(網絡軟分叉),主要通過比特幣改進提案(BIPs)的形式爲比特幣引入新功能和信息。

而此次最新的 Taproot 升級,就是三個 BIPs 的彙編「升級包」,也即 Taproot 升級包含了 Schnorr 簽名 (BIP 340)、Taproot (BIP 341) 和 Tapscript(BIP 342) 三個部分:

BIP340 — Schnorr 簽名

Schnorr 簽名計劃長期以來一直列在許多比特幣開發者的願望清單上,作爲由德國數學家和密碼學家 ClausSchnorr 開發的密碼學數字簽名方案,主要以其生成短簽名的簡便性和效率著稱。

Schnorr 簽名的主要優點之一是它們能夠在複雜的比特幣成交中獲取多個密鑰併產生唯一簽名。這意味着涉及多方的簽名可以被「彙總」成單一的 Schnorr 簽名,所以被稱爲聚合簽名。

所以一言以蔽之,Schnorr 簽名主要是節省空間、減少費用,也被譽爲比特幣 Segwit 後的最大技術更新。

BIP 341 — Taproot

Taproot 是在 Schnorr 簽名基礎上的解決方案,它可以包含複雜的成交條件和資金使用細節,再把所有這些內容作爲一個新的資金使用條件(新的鎖)提供給外界使用,這個新的使用條件和該使用條件下的解鎖方法(新的鑰匙)是通過 Schnorr 的線性特徵來支持的。

這就爲用戶提供了消費 (不是收款) 時,在複雜的任意腳本和簡單地支付到公開密鑰之間進行選擇的能力,此外密鑰聚合還使所有的 Taproot 輸出看起來類似。

所以由於多重簽名輸出、單簽名輸出和其他複雜智能合約在區塊鏈上看起來都是一樣的,許多區塊鏈分析將不可用,從而爲所有 Taproot 用戶保留隱私。

BIP 342 — Tapscript

BIP 342 添加和更新了幾個操作碼,這些操作碼是指定要執行的操作的機器語言指令的一部分。這些新腳本有助於驗證 Taproot 開銷和 Schnorr 簽名,統稱爲 Tapscript,最大限度地提高了 P2TR 支出的靈活性,也有利於未來的升級。

它將提高腳本功能和隱私,可以通過在支出時只顯示合約的相關部分,來幫助使智能合約更加高效和私密。

簡言之,Tarpoot 升級的核心就在於 Schnorr 簽名,而 Taproot 在 Schnorr 簽名算法的基礎,可以爲比特幣帶來性能、隱私乃至智能合約方面的全新組合和可能性。

Tarpoot 升級:比特幣協議升級提議中最具重要性的一次

比特幣四年來首次重要升級:Taproot 會帶來哪些變化?

衆所周知,比特幣是通過數字簽名來解鎖 UTXO 中的未花費餘額從而完成兌換,具體可以對一筆兌換進行簡單拆解——以 A 轉給 B 一個比特幣爲例,實際過程可分爲「解鎖」、「加鎖」兩步:

  1. 解鎖:A 提供自己的私鑰,而完成解鎖,從而證明這一個比特幣屬於自己並可以調用;
  2. 加鎖:A 用 B 的公鑰把這一個比特幣加鎖,然後轉給 B,從而只有 B 能夠用它自己的私鑰進行解鎖使用;

也即比特幣需要利用公鑰進行加鎖,利用私鑰進行解鎖,從而實現加密貨幣的轉賬兌換,而公鑰、私鑰的產生則是通過數字簽名算法,而上面提到的 Schnorr 簽名就是新的簽名算法。

它最突出的特點在於可以把多個公鑰或多個私鑰簽名聚合成一個新的公鑰或一個新的簽名,可以簡單理解爲把多個需要同時解開的鎖變成一個鎖,把用於解鎖的一串鑰匙變成一把鑰匙。

所以從這個角度講,被視爲「比特幣協議升級提議中最具重要性的一次」的 Tarpoot 「升級包」,對比特幣所能帶來的改變可能是多方面的。

性能——類似 Rollup 的擴容效果

首先,性能角度的改善是最直接的。因爲基於 Schnorr 簽名的 Taproot,可以包含複雜的兌換條件和資金使用細節,再把所有這些內容作爲一個新的資金使用條件(新的聚合簽名鎖)提供給外界使用。

這樣就減少在區塊鏈上傳輸和存儲的數據量,使得單個區塊包含的成交更多,進而降低成本,起到了擴容的效果(其實筆者覺得有點像以太坊上的 Rollup)。

隱私——增強比特幣網絡的隱私選擇

其次,隱私角度講也將獲得最大的加持。因爲 Schnorr 簽名雖然不會使公共區塊鏈上的個人比特幣地址更加匿名,但會使簡單的兌換與那些更復雜、由多個簽名組成的兌換難以區分

同時,這也能讓用戶將複雜的智能合約作爲普通比特幣兌換來掩蓋,爲用戶帶來更大的隱私性。

比特幣的「艱難支付」之路

7 月即將迎來的以太坊倫敦升級,除了包含了 EIP-1559 這個翹首期盼的提案,還有 EIP-3198、EIP-3529、EIP-3541 和 EIP-3554 在內的共計 5 個提案。

而不同於以太坊裏無邊界創新不斷湧現的蓬勃生態,比特幣的升級倒是向來聲量很小,相信很多朋友甚至都已經覺得比特幣的開發可能處於停滯狀態。

尤其是 2020 年以來,大家似乎已經逐步默認了比特幣「數字黃金」的定位,而 淡忘了曾經引發業內激辯,乃至「BCH 分叉」背後「全球貨幣」的支付屬性,看起來技術應用方面的升級也沒那麼重要了。

比特幣四年來首次重要升級:Taproot 會帶來哪些變化?閃電網絡:比特幣容量

就像致力於比特幣小額支付的「閃電網絡」(Lightning Network),歷經了近三年半的努力,鎖定的比特幣數量終於突破 1500 枚,相比 2021 年年初增長了 42%,創下歷史新高,看起來成績斐然。

但與此同時,在過去的一年時間裏,以太坊鏈上比特幣錨定幣總髮行量則就已經幾乎從 0 開始,突破了 25.2 萬枚,比特幣閃電網絡數年辛勤推廣,到底連「ERC20 比特幣」的零頭都比不上。

比特幣四年來首次重要升級:Taproot 會帶來哪些變化?

而 Taproot 升級可以算得上是一場及時雨,強化比特幣在支付性能、隱私方面的可用性,包括閃電網絡,如果採用 Taproot,可以通過使渠道看起來像常規的比特幣兌換來改善閃電網絡的隱私,或許可以回補比特幣作爲「全球貨幣」地位,使其在與「數字黃金」的定位競爭中更具優勢

不過無論是「數字黃金」愈受歡迎,還是「全球貨幣」纔是初心,或許比特幣已經和包括以太坊在內的其它所有加密貨幣,都已不是同類的物種。