什么是Taproot升级？

介绍

自2008年问世以来，世界排名第一的加密货币比特币已经历了多次升级，这些升级有好有坏。比特币网络虽是行业巨头但并不完美，所以就有了改善网络主要问题的诸多升级，这些升级中有的甚至是有争议的。

直到去年，比特币网络执行隔离见证（SegWit）升级之后一直没有过其他重大升级。一个新的升级只有在90%的矿工都达成共识后才会执行。新升级Taproot于2021年11月14日被正式启用，区块高度为709632。

随着Taproot的引入，比特币的可扩展性和隐私性都得到了明显改善。本文将详细介绍Taproot升级的工作原理、它提出的背景以及将如何改善比特币网络。

谁提出了Taproot升级？

Taproot升级是几个具有前瞻性思维的开发人员为解决比特币网络存在的问题而提出的。2018年，比特币核心开发人员格雷格·麦克斯韦（Greg Maxwell）便有了升级的想法。

该想法提出之后，又有四名开发人员彼得·威尔（Pieter Wuille）、蒂姆·拉芬（Tim Ruffing）、A.J汤斯（A.J Townes）和乔纳斯·尼克（Jonas Nick）加入了他。他们合作编写了三个比特币改进提案，这些成为了我们今天使用的Taproot的基础。

什么是Taproot升级？

Taproot升级由比特币核心开发人员格雷格·麦克斯韦于2018年首次发布，是比特币网络的软分叉。Taproot由三个比特币改进提案组成，目的是改善比特币网络的成本、安全性和效率问题。

在引入Taproot之前，比特币网络一直面临两个重要问题：可扩展性和隐私性。比特币采用工作量证明(PoW)共识机制，可处理多达7笔交易。但是，由于比特币网络是加密货币界的巨头，其交易速度已经明显降低，交易费用也在增加。2021年，在比特币网络进行一笔交易产生的费用高达60美元。

区块链交易虽然是匿名性的（无法查到交易人的姓名和地址），但比特币上的所有交易都是公开的。意味着，您可以通过一个人的钱包地址查看他的所有交易历史。

随着Taproot升级的推出，尤其是其主要BIP——Schnorr签名的推出，比特币网络上的交易都将被隐藏，它将把更多交易压缩之后打包进一个区块。

引入Taproot之后，比特币将能处理智能合约（即包含双方协议条款的代码行），并消除了中间人。比特币网络上的智能合约将有助于引入去中心化金融（DeFi）以及非同质化代币（NFT）。

Taproot升级涉及哪些内容？

如前所述，Taproot升级包括三个重要的比特币改进提案，每个提案都有其独特的意义，并在提升比特币网络的灵活性、可扩展性和安全性方面发挥着重要作用。

BIP 340，Schnorr签名

Schnorr签名由克劳斯·施诺尔（Claus Schnorr）于2008年推出，是一种可优化比特币网络验证过程的加密签名方案。

Taproot升级前，比特币使用椭圆曲线数字签名算法（ECDSA）。比特币的创造者中本聪曾表示，ECDSA比Schnorr签名算法更受人们青睐，因为前者更容易理解且更加安全。

但是，Schnoor签名在以下三个方面做出了升级：
签名聚合： Schnorr签名使用线性算法来增加交易数量，其原理是将多个签名压缩为一个签名，以根据一个公钥进行验证。Schnoor签名提出之前，验证者需要根据一个公钥验证每个签名，从而大大增加了交易时间。现在，验证者可以一次验证一个签名，并将多笔交易打包进一个区块。
批量验证：Schnoor签名方案下，上述签名聚合可以被一次性验证。这样，交易时间就缩短了，每笔交易的手续费也显著降低。将多个数据组合到一个签名聚合中可以节省网络空间，这样网络一次性可以处理的交易也更多。
隐私性：聚合过程将很难把各个交易区分开来。单签交易由单个用户即可完成，而多签交易更复杂，通常涉及两个或多个用户。将单签交易与多签交易结合使用提高了网络的隐私性。

BIP 342，Taproot

比特币的创建者允许用户构建称为脚本的代码行，以确定如何使用比特币进行交易。用户可以在代码中添加时间锁或多重签名等条件以提升交易的复杂性。但这样做的问题是，每一行代码都是必须写入区块链的数据。交易越复杂，需要输入的数据就越多，这样最终会占用区块链上的大量存储空间。当区块链数据过载时，交易速度自然就降低了。

此外，由于交易的所有条件都写在公开的区块链上，用户的敏感数据也被暴露了。

第二个比特币改进提案Taproot使用默克尔化抽象语法树(MAST)来总结交易中包含的脚本。默克尔根（一种紧凑的数据结构）的使用使得显示整个交易脚本不再必要。只有交易的执行条件会显示并存储在区块链上，其余脚本数据将可保持隐藏并受到保护。
Taproot使得在比特币网络上创建更多的智能合约成为可能，因为每笔交易在区块链网络上占用的空间更少了。由于不需要把每笔交易的所有数据都保存下来，区块链运行速度也更快。

BIP 342，Tapscript

Tapscript是此次升级中的最后一个BIP，它将前两个BIP作了结合。Tapscript是原始比特币脚本（确定如何锁定和解锁交易的比特币协议的编程语言）的升级版。

Tapscript可以被称为一种语言，但它实际上是带有命令的操作码的集合，这些命令为另两个BIP的实施助力。

Tapscript还取消了10000字节的脚本大小上限，为在比特币网络创建智能合约提供了更好的环境。

Taproot升级将如何改善比特币网络？

​​​​或许Taproot升级给比特币网络带来的最大好处就是提高了隐私性。当然，在提高隐私性的同时，安全性也得到了提升，因为交易数据被隐藏了，攻击风险就会降低。

比特币网络上的大部分功能都得到了显著改进。签名聚合加快了交易处理速度，每个区块可以处理的交易更多。
交易处理速度的加快也降低了交易费用，因为交易不再需要被逐一验证。

此外，MAST实现了更大的脚本和更多的智能合约。它还通过减少存储在区块链上的数据量提高了比特币的可扩展性。

Taproot升级带来的另一个好处是，Schnoor签名将哈希函数SigHash引入到交易中，阻断了更改脚本的可能性。脚本一旦被更改，交易就是无效的。只要SigHash不被破坏，脚本中的信息就无法被操纵。之前，交易延展性攻击意味着恶意破坏者可以让一笔已经发生的交易看起来好像从未发生，这种情况被称为双花。

Taproot与智能合约

Taproot升级带来了诸多重大且有益的改进，其中一个改进便是智能合约。Schnorr签名出现后，多笔交易可以放入一个区块，使得占用的区块链数据/空间更少。智能合约是包含个人之间交易条款和协议的代码行，没有中间人。

Taproot解决比特币的可扩展性问题后，比特币可以将其智能合约托管在链上，增加与以太坊竞争的优势。

竞争环境已经非常公平，比特币现在可以与DeFi之都以太坊竞争。在DeFi浪潮下，比特币网络有可能承载去中心化应用程序和其他功能。比特币的用例也不会局限于日常使用，可能会扩展到包括贷款、非同质化代币和租金等大额项目的支付。

Taproot升级对投资者有什么影响？

Taproot升级主要是技术升级，大部分细节都在幕后进行。

利益相关者和投资者可能不会直接受到此次升级的影响。一直关注比特币和加密货币行业变化的投资者很清楚，Taproot升级只是开启比特币光明未来的第一步。

到目前为止，涉及DeFi和智能合约的更大的比特币升级计划尚未实施。投资者可能只会注意到交易费降低了，可以节省更多交易成本。

然而，如果Taproot升级以及后续其他升级成功增加了比特币的用例，企业家和投资者可能会从投资基于比特币网络的点对点金融服务dApp中受益。Taproot升级带来了一个稳定性、安全性和隐私性都更高的比特币网络，这是比特币网络能够长期使用的完美基础。

结语

对Taproot升级的方方面面有一个详细了解之后，我们可以看到此次升级对比特币网络而言很有必要，它不仅为比特币网络存在的问题提供了解决方案，还将比特币推上了争夺智能合约市场份额的光明道路。

但需要注意的是，Taproot升级并不是最后一次升级。此次升级让开发人员有更大的自由，他们可以实现自己的有意思的想法并在区块链上构建创新项目。

作者： Tamilore 译者：Binyu
文章审校： Edward , Matheus , Ashley

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