什麼是Taproot？Taproot升級給比特幣帶來瞭哪些好處？

Taproot 是什麼？

Taproot 是比特幣在 2021 年 11 月上線的一項重大協議升級，核心目的是提升交易隱私、網絡擴展性以及腳本的靈活性。與以往更新不同，Taproot 引入瞭一種名為 Schnorr 簽名 的新型簽名算法，並對腳本結構做出瞭增強。它讓復雜交易在區塊鏈上的表現看起來和普通交易幾乎一樣，這不僅提高瞭隱私性，也為構建更復雜的應用場景——比如智能合約——打下瞭基礎。

Taproot、Ordinal 和 Inscription

自2023年初以來，Taproot 在比特幣領域引起瞭爭議，因為開發人員開始將其用於將其他形式的數據放入區塊鏈，而不僅僅是交易數據，例如 ordinal、銘文和以非同質化代幣（NFT）形式的圖像。

關於這是否對網絡長期有益的觀點存在分歧，因為有許多影響。這為礦工提供瞭費用收入，但也增加瞭用戶使用區塊鏈的成本。它將網絡的主要用途擴展到貨幣之外，但其中大部分擴展與賭博相關，一些用戶對為此付出成本並不感到興奮。

在 Taproot 之前，已經可以向區塊鏈添加非交易數據，但這更加困難和昂貴。如果不可能這樣做，將對比特幣產生嚴重影響。

Taproot 升級包含哪些內容？

Taproot 升級由三個比特幣改進提案（BIPs）組成，這三個提案定義瞭比特幣協議的三個不同升級：

Schnorr 簽名（BIP 340）
Taproot（BIP 341）
Tapscript（BIP 342）

這三個升級共同被稱為 Taproot 升級，通常統稱為 BIP Taproot。這些 BIP 引入瞭新的、更高效、靈活和私密的比特幣轉賬方式。

Schnorr 簽名 – BIP 340

作為 Taproot 升級的一部分，BIP 340 引入瞭 Schnorr 簽名用於比特幣。Schnorr 簽名為比特幣用戶帶來瞭幾項好處，包括更好的隱私、更低的費用以及更靈活的多重簽名。

該 BIP 還規定瞭 Schnorr 公鑰和簽名在比特幣中的編碼方式。用於 Schnorr 簽名的公鑰長度為32字節，而 ECDSA 的公鑰長度為33字節。此外，Schnorr 簽名長度為64字節，而 ECDSA 簽名長度為71-72字節，包括sighash 標志。這些小空間節省為采用 Taproot 的比特幣用戶提供瞭費用節省。

Taproot – BIP 341

雖然 BIP 340 定義瞭生成和編碼 Schnorr 簽名和公鑰的規范，但 BIP 341 定義瞭比特幣協議如何集成 Schnorr 簽名。具體而言，比特幣腳本必須更新以評估 Schnorr 簽名。Taproot 還集成瞭默克爾化替代腳本樹（MAST），允許用戶將輸出鎖定到多個腳本。

關鍵事實：付款到 Taproot 輸出是版本1 SegWit 輸出，所有 Taproot 交易都是 SegWit 交易。

付款到 Taproot（P2TR）

Taproot 還引入瞭一種新的腳本類型，一種花費比特幣的方式。付款到 Taproot（P2TR）允許用戶支付給 Schnorr 公鑰或各種其他腳本的Merkle 根。使用這種新的腳本類型，用戶可以創建一個未花費交易輸出（UTXO），可以由私鑰的所有者或滿足 Merkle 樹中任何腳本要求的任何人解鎖和花費。

密鑰聚合

Schnorr 的密鑰聚合功能實現瞭這種靈活功能。當比特幣發送到 P2TR 輸出時，它被鎖定到一個名為 Q 的單個公鑰。但是，這個公鑰 Q 實際上是一個由公鑰 P 和由許多其他腳本的 Merkle 根形成的公鑰的聚合。可以使用 Merkle 樹中的任何替代腳本來花費輸出。

什麼是Taproot？Taproot升級給比特幣帶來瞭哪些好處？

付款到 Taproot（P2TR）允許用戶將比特幣發送到公鑰或其選擇的多個腳本。這保護瞭區塊鏈上的隱私和空間。

這種設計允許用戶在花費時選擇復雜的、任意的腳本，以及簡單的付款到公鑰功能，而不是在接收時選擇。它還使所有 Taproot 輸出看起來相似。因為多重簽名輸出、單簽名輸出和其他復雜的智能合約在區塊鏈上看起來都一樣，許多鏈分析啟發式方法將變得無法使用，為所有 Taproot 用戶保護隱私。

Tapscript – BIP 342

為瞭實現 P2TR 交易，BIP 342 添加並更新瞭幾個操作碼。這些新腳本用於驗證 Taproot 花費和 Schnorr 簽名，它們統稱為 Tapscript。

Tapscript 的設計旨在最大程度地提高 P2TR 花費的未來靈活性，以允許未來的升級。

Taproot 的好處

Taproot 升級為采用 Taproot 的比特幣用戶以及不采用的用戶帶來瞭許多好處。引入 Schnorr 簽名為隱私和安全帶來瞭顯著好處，但 Taproot 和 Tapscript 也帶來瞭各自的優勢。

空間節省

大多數 Taproot（P2TR）輸出在區塊鏈上占用的空間比普通的P2PKH輸出少，但比P2WPKH輸出稍大。這主要是因為 P2TR 輸出將比特幣直接鎖定到公鑰，而不是公鑰的哈希。這使得發送到 Taproot 輸出略微更昂貴，因為公鑰占用的空間比公鑰哈希多。然而，花費 Taproot 輸出要便宜得多，因為公鑰包含在 scriptPubKey 中，因此不需要包含在腳本見證中。

Taproot 還定義瞭 Schnorr 公鑰和簽名的編碼方案，使它們比 ECDSA 對應物更短，提供額外的費用節省。

隱私好處

Taproot 的隱私影響可能是升級中最重要的部分。通過引入 Schnorr 簽名和密鑰聚合，多重簽名合同不再與單簽名合同有所不同，為所有 Taproot 用戶提供隱私。

關鍵事實：由於閃電網絡依賴於 2-of-2 多重簽名，Taproot 使得不可能分辨哪些交易創建瞭閃電通道。

通過 MAST 的集成，Taproot 還通過引入重要的隱私好處。如上所述，Taproot 允許比特幣同時鎖定到許多腳本。然而，當從 Taproot 輸出花費比特幣時，花費者無需透露可以解鎖比特幣的每個可能腳本；隻需透露他們實際使用的腳本。在大多數情況下，Taproot 用戶可能會使用付款到公鑰選項，這使他們可以保留任何他們可能計劃的備用選項私密。

安全升級

在技術和理論層面上，Schnorr簽名被認為比ECDSA簽名更安全，因為Schnorr簽名使用更少的假設可以被證明是安全的。與所有橢圓曲線密碼方案一樣，ECDSA和Schnorr都依賴於離散對數問題難解的假設。然而，ECDSA為瞭保證安全性還依賴於額外的假設。盡管如此，在比特幣存在的時間內，尚未出現ECDSA被系統性破壞的例子。

Schnorr簽名還消除瞭ECDSA簽名可能存在的任何簽名可塑性。雖然隨著SegWit升級解決瞭交易可塑性問題，但ECDSA簽名的可塑性仍然存在。

Taproot啟用瞭Taro協議

Taro是一個由Taproot驅動的協議，允許用戶在比特幣區塊鏈和閃電網絡上發行資產。通過以Taproot為中心的設計，這種資產發行可以以比以往更私密和可擴展的方式進行，以前嘗試在比特幣之上引入其他資產的嘗試。Taro是由閃電實驗室在2022年4月提出的。

Taro在Taproot中用於將資產元數據嵌入到現有交易輸出中。Schnorr簽名也用於提高簡單性和可擴展性。

Taro這個名字是Taproot資產表示疊加的首字母縮寫，表明如果沒有Taproot，這個升級將不可能實現。

Taproot激活

當對比特幣進行升級時，首先由開發者社區討論。一旦提案被正式化，就會被分配一個BIP編號。在編寫、審查、測試和合並代碼之後，比特幣節點運營者必須決定如何以及何時激活升級。

Schnorr、Taproot和Tapscript升級在2020年1月被分別分配瞭BIP 340、341和342，並自那時起一直在討論和開發中。在2020年底，所有三個升級的代碼實現已經完成、測試、審查並合並到比特幣核心中。

2021年5月，超過90%的礦工表示支持Taproot激活，BIP 340、341和342在2021年11月12日的第709,632個區塊上被激活和強制執行。有幾種激活比特幣升級的方法；比特幣社區選擇一條路徑然後執行。

比特幣激活路徑

BIP 8和BIP 9定義瞭兩種激活升級的流行方法。這兩個過程都始於調查比特幣礦工的支持情況。如果絕大多數礦工通過在他們挖掘的區塊中的消息表示支持，那麼升級就會被激活。BIP 8和BIP 9之間的區別在於如果礦工支持不足。在這種情況下，BIP 9規定升級不應該進行，而BIP 8規定升級應該在延遲期之後激活。

在Taproot激活的背景下，這兩個提案的變體被提出。然而，比特幣社區對Taproot的支持是壓倒性的，幾乎沒有提出任何批評。因此，具體的激活路徑在很大程度上是無關緊要的。

主要要點

Taproot是比特幣的一個升級，引入瞭幾個新功能。
Taproot將Schnorr數字簽名方案集成到比特幣中，升級瞭比特幣的核心密碼學。
Taproot在SegWit升級的基礎上進行瞭改進，提高瞭比特幣的隱私性並降低瞭交易費用。
Taproot通過改革比特幣的腳本語言，使未來的比特幣升級更加容易。 Schnorr 公鑰和簽名的編碼方案，使它們比 ECDSA 對應物更短，提供額外的費用節省。

隱私好處

關鍵事實：由於閃電網絡依賴於 2-of-2 多重簽名，Taproot 使得不可能分辨哪些交易創建瞭閃電通道。

安全升級

在技術和理論層面上，Schnorr 簽名被認為比 ECDSA 簽名更安全，因為 Schnorr 簽名使用更少的假設可以被證明是安全的。與所有橢圓曲線密碼方案一樣，ECDSA 和 Schnorr 都依賴於離散對數問題難解的假設。然而，ECDSA 為瞭保證安全性還依賴於額外的假設。盡管如此，在比特幣存在的時間內，尚未出現 ECDSA 被系統性破壞的例子。

Schnorr 簽名還消除瞭 ECDSA 簽名可能存在的任何簽名可塑性。雖然隨著 SegWit 升級解決瞭交易可塑性問題，但 ECDSA 簽名的可塑性仍然存在。

Taproot 啟用瞭 Taro 協議

Taro是一個由 Taproot 驅動的協議，允許用戶在比特幣區塊鏈和閃電網絡上發行資產。通過以 Taproot 為中心的設計，這種資產發行可以以比以往更私密和可擴展的方式進行，以前嘗試在比特幣之上引入其他資產的嘗試。Taro 是由閃電實驗室在 2022 年 4 月提出的。

Taro 在 Taproot 中用於將資產元數據嵌入到現有交易輸出中。Schnorr 簽名也用於提高簡單性和可擴展性。

Taro 這個名字是 Taproot 資產表示疊加的首字母縮寫，表明如果沒有 Taproot，這個升級將不可能實現。

Taproot 激活

當對比特幣進行升級時，首先由開發者社區討論。一旦提案被正式化，就會被分配一個 BIP 編號。在編寫、審查、測試和合並代碼之後，比特幣節點運營者必須決定如何以及何時激活升級。

Schnorr、Taproot 和 Tapscript 升級在 2020 年 1 月被分別分配瞭 BIP 340、341 和 342，並自那時起一直在討論和開發中。在 2020 年底，所有三個升級的代碼實現已經完成、測試、審查並合並到比特幣核心中。

2021 年 5 月，超過 90%的礦工表示支持 Taproot 激活，BIP 340、341 和 342 在 2021 年 11 月 12 日的第 709,632 個區塊上被激活和強制執行。有幾種激活比特幣升級的方法；比特幣社區選擇一條路徑然後執行。

比特幣激活路徑

BIP 8 和 BIP 9 定義瞭兩種激活升級的流行方法。這兩個過程都始於調查比特幣礦工的支持情況。如果絕大多數礦工通過在他們挖掘的區塊中的消息表示支持，那麼升級就會被激活。BIP 8 和 BIP 9 之間的區別在於如果礦工支持不足。在這種情況下，BIP 9 規定升級不應該進行，而 BIP 8 規定升級應該在延遲期之後激活。

在 Taproot 激活的背景下，這兩個提案的變體被提出。然而，比特幣社區對 Taproot 的支持是壓倒性的，幾乎沒有提出任何批評。因此，具體的激活路徑在很大程度上是無關緊要的。

小結

Taproot 是比特幣的一個升級，引入瞭幾個新功能。
Taproot 將 Schnorr 數字簽名方案集成到比特幣中，升級瞭比特幣的核心密碼學。
Taproot 在 SegWit 升級的基礎上進行瞭改進，提高瞭比特幣的隱私性並降低瞭交易費用。
Taproot 通過改革比特幣的腳本語言，使未來的比特幣升級更加容易。

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