OOT:一文读懂比特币即将采用的 Taproot 技术方案是什么？_shrooms币机制

大约两周后，比特币将迎来它最重要的技术升级之一：Taproot。

什么是Taproot？维基百科上给出的普通定义是：

“主根是一个大的、中心的、占优势的根，而其它的根会从其侧面发芽。通常，主根有些直，然后形状逐渐变细，并直接向下生长。在例如胡萝卜这样的植物中，主根是一种非常发达的贮藏器官，其已被作为蔬菜栽培。"

那比特币即将采用的Taproot技术方案到底是什么？它的名字是如何来的？

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比特币Taproot名字的由来

“我一直认为这个名字的由来是‘利用Merkle根‘，但我实际上并不知道GregoryMaxwell的想法是什么。’——PieterWuille

“我最初不得不查这个词，但我把它理解成了关键路径，因为它是你制作美味的胡萝卜汤的核心，而默克尔化的脚本将是你希望忽略的其他较小的根。”——AnthonyTowns

而Taproot方案提出者GregoryMaxwell给出的答案则是：

“这个词起源于一棵树的形象化，这颗树的中央有一个像蒲公英主根一样粗壮的中心。我认为这是一个很好的方法，因为它通过利用根中隐藏的commitment来验证脚本路径的花费。……唉，将具有已排序内部节点的哈希树称为“桃金娘树”并没有流行起来。在内的树家族，这听起来像'merkle'。:p)”

Worldcoin：World App单日交易笔数达50万，创历史新高:9月5日消息，Worldcoin在社交平台上表示，World App单日交易笔数达50万，创历史新高。[2023/9/5 13:19:38]

因此，当谈论比特币taproot时，我们脑海中浮现出来的图像应该是下面这个样子的：

来源：SHUTTERSTOCK

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Taproot升级对比特币的影响是什么？

早在18年初，在GregoryMaxwell提出Taproot方案之后，国内比特币社区便对该方案进行了早期的报道，当时社区的关注点在于：

“实施taproot升级后，闪电网络将变得更加私密，这使得LN交易与所有比特币交易无法区分开来，因此人们将无法区分比特币的链上交易和闪电网络的链下交易”。

而要应用Taproot的前提，是需要先让Schnorr签名方案落地。

到了2019年，除了提高比特币的隐私性之外，Taproot方案又被社区赋予了新的使命——扩展比特币智能合约的灵活性。也因此，Taproot升级以及Schnorr签名被提升为“比特币在下一阶段的重要技术”。

蚂蚁集团张辉：产业Web3是以数助实的区块链未来:金色财经报道，5月26日，在北京举办的中关村论坛上，蚂蚁集团数字科技事业群首席技术官张辉首次阐述了用信任技术助力产业 Web3 的最新理解。张辉表示，产业Web3，是我们在以数助实产业实践中看到的区块链未来。当社会进入到全面的数字化产业时代时， IoT、区块链、隐私计算等信任技术将构建起一个全新的Web3 契约网络。这个网络下，数据价值和各类数字资产将加速流通，各产业参与方的协作效率也将空前的提高。[2023/5/28 9:46:52]

2020年1月份，Bitcoincore代码库维护者之一PieterWuille正式发布了包含Taproot/Schnorr软分叉升级的BIP340、BIP341以及BIP342，由此，这两个升级提案开始逐渐进入比特币用户们的视野。

今年6月份，比特币全网支持Taproot升级的算力超过了90%，达到了锁定升级的最低要求，这也意味着Taproot将在比特币区块高度达到709,632时正式与大家见面。

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关于Taproot和Schnorr签名的一些趣事

1、比特币最初使用的是ECDSA签名方案，但实际上Schnorr签名要比ECDSA签名更早诞生，我们说Schnorr签名是对比特币原始ECDSA签名的升级，是因为其可以更容易地实现各种密码学技巧。在时间顺序上，Schnorr签名算法的诞生，要早于ECDSA所基于的DSA算法。而中本聪使用DSA的部分目的是为了规避ClausPeterSchnorr的Schnorr签名专利，而他的专利在2011年到期了。

Flare：FlareDrop.02已启动申领:金色财经报道，Flare Network在社交媒体宣布FlareDrop.02已启动申领，所有持有 Wrapped FLR (WFLR) 的钱包用户现在都可以进行申领，Flare Network提醒用户需要将钱包连接到Flare官方门户或设置自动申领可以获得代币。另据Coingecko数据显示，Flare（FLR）价格约为0.035美元，过去24小时下挫1.8%，当前市值超过4.5亿美元。[2023/4/17 14:07:14]

2、虽然没有成功，但在比特币采用Schnorr签名的早期发展中，有人建议不应将Claus-PeterSchnorr的名字与比特币关联起来，因为他的专利导致这种有价值的密码学技术在20多年的时间里没有被广泛使用。PieterWuille曾表示：

“我们确实考虑过用DLS来称呼BIP340，但我们最终没有这样做，因为Schnorr的名字已经被谈论得太多了。”

3、Paytocontract：IljaGerhardt和TimoHanke创建了一个名为Paytocontract的协议，该协议由Hanke在2013年的圣何塞比特币会议上提出，其允许一笔支付承诺其合约的哈希值。任何拥有该合约副本和用于避免某些攻击的nonce的人，都可以验证这个承诺，但对其他人来说，这种付款看起来与其他的比特币付款类似。

Upfront Ventures为三支新基金募集6.5亿美元:金色财经报道，总部位于洛杉矶的风险投资公司Upfront Ventures宣布完成6.5亿美元募资，这些资金将分布在旗下三个不同的基金中，主要投资金融科技、计算机视觉、游戏基础设施。Upfront Ventures的投资组合包括多家区块链和Web3初创公司，包括DFINITY生态Web3社交网络DSCVR、Web3创作者工具开发商Tellie、并且还参投了非营利组织Gold House的风险投资基金“Gold House Ventures”。（socaltech）[2022/7/30 2:47:39]

2014年关于侧链的论文中包含了对这种pay-to-contract(P2C)协议的轻微改进，其中承诺还包括原始的支付公钥，而Taproot使用了相同的结构。

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Taproot落地之后，未来可能的比特币共识改变

那在激活Taproot之后，开发者们会在它的基础之上对比特币进行哪些共识层的改进呢？

1、交叉输入签名聚合：Schnorr签名使几个不同的公钥和私钥对的所有者可轻松地创建单个签名，以证明所有密钥所有者在创建签名时都进行了协作。随着未来共识的变化，这可能允许交易包含单个签名，该签名可用于证明在该交易中使用的所有UTXO的所有者已授权使用。在第一次输入后，这将为每个密钥路径花费节省大约16虚拟字节，从而为整合以及coinjoin节省开销。它甚至可使基于coinjoin的支出比常规的支出更便宜，从而提供一种温和的激励，以鼓励人们更多地去使用隐私交易。

Virtu Financial为其Crypto交易团队招聘一名周末加密交易员:7月6日消息，高频交易和做市公司Virtu Financial正在为其Crypto交易团队招聘一名周末加密交易员。此次招聘反应了加密货币24/7交易的独特性。

招聘公告显示，CryptoTrader是风险管理人员，有助于保持我们的交易系统和策略平稳运行，提供关键的运营支持并维护我们的高性能算法交易策略。职责包括监督和优化战略绩效、日内市场和信用风险管理、基本的后台和站点可靠性监控等。[2022/7/6 1:53:38]

2、SIGHASH_ANYPREVOUT：每一笔正常的比特币交易都包含一个或多个输入，并且这些输入中的每一个都使用其txid引用前一笔交易的输出。这告诉了全验证节点这笔交易可以花费多少钱，以及需要满足哪些条件才能证明支出是经过授权的。为比特币交易生成签名的所有方式，无论有没有taproot，要么提交到prevout中的txid，要么根本不牵扯到prevout。对于不想使用精确的预先安排的一系列交易的多用户协议来说，这是一个问题。如果任何用户可以跳过特定交易，或更改除witness验证数据之外的任何交易的任何细节，这将更改任何后续交易的txid。而更改txid会使之前为以后交易创建的任何签名无效。这迫使链下协议实施机制来惩罚任何提交旧交易的用户。

而SIGHASH_ANYPREVOUT可通过允许签名跳过提交到prevouttxid来消除这个问题。这使得为闪电网络实施eltoo层以及对vault金库和其他合约协议的改进成为可能。

3、委托和归纳：在你创建一个脚本之后，除了将私钥授予其他人，你几乎无法授权他人使用该脚本。此外，对于想要使用密钥路径花费加上少量基于脚本条件的用户来说，可以使taproot变得更经济。开发者们已经提出了几种通过归纳和提供签名者委托来增强taproot的方法：

Graftroot：在taproot的想法诞生后不久，Graftroot就被提出了，该方案将为任何能够制作taproot路径的人提供一项额外的功能。密钥路径签名者可以签署一个脚本，描述资金可使用的新条件，将支出权限委托给任何能够满足该脚本要求的人，而不是直接支出资金。签名、脚本以及满足脚本所需的任何数据，都将在支出交易中提供。密钥路径签名者可通过这种方式委托给无限数量的脚本，而无需创建任何链上数据，直到发生实际支出。

广义taproot(g’root):几个月后，AnthonyTowns提出了一种使用公钥点来承诺多种不同支出条件的方法，而不必使用类似MAST的结构。这种广义taproot(g’root)构造“在taproot假设不成立的情况下可能更有效”，此外，它还提供了一种构建软分叉安全交叉输入聚合系统的简单方法。

Entroot：Graftroot和g'root的最新合成方案，它简化了许多情况，使它们更具带宽效率。

4、新的和旧的操作码：taproot软分叉包含了对tapscript的支持，它提供了一种向比特币添加新操作码的改进方法，即OP_SUCCESSx操作码。一些拟议的新操作码包括：

恢复旧操作码：由于担心安全漏洞，2010年开发者禁用了一些数学和字符串操作的操作码。许多开发人员希望在安全审查后重新启用这些操作码，并且可能会扩展操作码以处理更大的数字。

OP_CAT：值得特别提及的一个先前禁用的操作码是OP_CAT，研究人员发现它可单独在比特币上实现各种有趣的行为，或者它还能以有趣的方式与其他新操作码进行组合。

OP_TAPLEAF_UPDATE_VERIFY：当与taproot的密钥路径和脚本路径功能一起使用时，OP_TLUV操作码能以一种特别高效和强大的方式启用契约。这可用于实现JoinPool、Vault以及其他安全和隐私改进。它还可以与OP_CHECKTEMPLATEVERIFY很好地结合。

注意，以上所有的想法仍然只是提议，没有人能保证它们会成功应用，这需要研究人员和开发人员完成每一项提案，然后由用户决定这些功能是否值得去改变比特币的共识规则。

相关资料：

**1、https://bitcoinops.org/en/newsletters/2021/10/27/**

**2、https://bitcoinops.org/en/newsletters/2021/10/20/**

**3、https://www.8btc.com/article/223681**

**4、https://www.8btc.com/article/351969**

本文来自元宇宙之道，星球日报经授权转载。

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