简明理解 Taproot：为何说它是比特币四年来最重要升级？

　　Taproot 软分叉升级对比特币来说，可以增强隐私、降低费用以及提升可扩展性，为比特币的复杂交易提供更多方便。

　　原文标题：《简单理解比特币的 Taproot》

　　撰文：蓝狐笔记

　　比特币的 Taproot 提案已获得社区支持，并预计于今年 11 月份激活，这引起了加密社区的较大关注。为什么 Taproot 会引起人们的关注？因为它是近年来比特币最重要的升级之一。

　　Taproot 是一种提升比特币脚本功能的技术，由 Greg Maxwell （比特币核心开发者）等公布，它希望通过此技术提升比特币的隐私性、安全性以及可扩展性。

　　具体来说，如何简单理解比特币中的 Taproot 软分叉升级？

　　Taproot 软分叉升级对比特币来说，有几个好处，可以增强隐私、降低费用以及提升可扩展性。

　　目前加密社区最关注的问题之一是隐私。比特币链上发生的任何事情都是可以查看的，为了解决这个问题，出来了不少隐私解决方案，甚至有隐私代币，以此试图来解决加密领域的隐私问题。不过，目前为止，隐私代币试图通过隐私属性来取代 BTC 几乎是不现实的。

　　一般来说，比特币支出需要进行签名，同时还可以添加其他的条件，如时间锁、多重签名等。为了满足更多场景的需求，可以对这些条件进行复合，比如在某区块高度之后才能使用，且要满足多人签名才能支出等。比如某个项目持有的 BTC，有特定的支出计划（如支持开发等），可以采用时间锁+多重签名的方式进行支出。

　　Taproot 同样也支持比特币网络进行这些复杂功能交易，比如多重签名、时间锁定发行等。不过不同的地方在于，当前的解决方案在 btc 进行支出时，需要披露整个脚本（条件）。如果条件复杂，数据量会很大，执行起来也贵，效率不高。此外，它也不利于隐私，因为脚本会揭示所有参与方的信息。

　　通过 Taproot 升级则可以解决上述问题。

　　有了 Taproot，这些复杂的功能看上去是一次交易，其中的条件可以被隐藏起来。也就是说，通过 Taproot，可以隐藏比特币脚本的踪迹。例如，可以在闪电网络上使用 Taproot 支付 BTC，而人们只能看到这些对等交易。

　　此外，Taproot 升级还有利于降低费用和提升可扩展性，为比特币的复杂交易提供更多方便。

　　之所以能做到这些，很重要的是得益于 MAST 结构和 Schnorr 签名方案。Taproot 将两者纳入到其软分叉升级中。

　　MAST （Merklized Abstract Syntax Tree ）是默克尔化抽象语法树。它来自于抽象语法树（Abstract Syntax Tree ）和默克尔树（Merkle Tree）的结合。

　　Mast 结构中无需披露所有脚本，Bitmex Research

　　MAST 试图使用默克尔树对脚本中的操作进行编码。当 BTC 支出时，只需提供其分支运算并将分支哈希连接到固定大小的默克尔根上，从而减少交易大小，节省区块空间。它对资金可支付的不同条件都单独进行了哈希，且都包含在一棵默克尔树中，并形成单个哈希（默克尔根），由此锁定代币。

　　通过 MAST 结构，只有满足的条件才需要揭示出来，这增加了隐私性。此外，当它跟 Schnorr 签名方案结合，它还可隐藏 MAST 的结果，达成更好的隐私诉求。

　　整体而言，MAST 支持更复杂的交易，可以有各种支出条件，与此同时，它可不用揭示没有执行的脚本或未被触发的条件，由此实现隐私保护。此外，MAST 结构还有一个好处是，复杂交易可以实现交易大小的显著降低。有些交易有诸多复杂条件，但随着其脚本数量的增加，MAST 交易大小是对数增长，而非线形增长。

　　脚本数量与交易大小，David A.Harding

　　比特币社区还将 Schnorr 签名技术纳入 Taproot 软分叉升级中。Schnorr 签名目的在于实现高效性。比特币目前的签名方案是 ECDSA，它和 Schnorr 签名方案都属于椭圆曲线数字签名算法，不过 Schnorr 可以实现「聚合签名」。

　　简单来说，就是一笔交易中多个签名可以组合成一个，它通过将公钥和签名组成成「阀值公钥」和「阀值签名」，让其交易看上去跟普通交易没有区别。「阀值公钥」可以让参与者的公钥叠加在一起，而「阀值签名」可以让参与者的签名组合起来，根据约定条件进行支付。Schnorr 签名算法可以使得多重签名更高效，同时由于其看上去跟普通交易一样，因此，也提升了隐私性。

　　Schnorr 签名也被一些加密学家们认为更具安全性，它在「random oracle」模型范围内证明是安全的，而 ECDSA 签名则无法做到。

　　抛开复杂的技术问题，Taproot 为比特币带来之前没有的好处：

• 　　降低费用

　　一些复杂的交易，其数据量会极大减少，这会让这些复杂交易费用显著降低。而费用的降低，则利于提升比特币上的复杂交易活动。

• 　　增强隐私

　　通过 Schnorr 签名和 MSAT 组合可以增强交易的隐私性，一些复杂交易看上跟普通的交易类似。

• 　　提升可扩展性和安全性

　　将 Mast 和 Schnorr 签名结合起来，可以让区块包含更多的交易，减少数据量，不仅较低交易费用，还提升了可扩展性以及安全性。不过，也不要对其扩大吞吐量有过高期待，它主要通过减少多签的大小。想通过它实现更大的可扩展性还是有一定的天花板的。