什麼是 Taproot,以及它會如何爲比特幣帶來效益
目錄
前言
比特幣網路的限制
什麼是比特幣 Taproot 升級?
Taproot 如何運作?
Schnorr 簽章 (BIP340)
Taproot (BIP341)
Tapscript (BIP342)
Taproot 如何為比特幣帶來效益?
Taproot 升級為何很重要? 
總結
什麼是 Taproot,以及它會如何爲比特幣帶來效益
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什麼是 Taproot,以及它會如何爲比特幣帶來效益

什麼是 Taproot,以及它會如何爲比特幣帶來效益

進階
Published Dec 2, 2020Updated Dec 30, 2021
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摘要

比特幣網路的 Taproot 升級於 2021 年 11 月 14 日實施。自引進 SegWit 以來,Taproot 及 Schnorr 簽章共同成為了比特幣備受期待的技術升級。Taproot 的目標是改變比特幣指令碼的操作方式,以便提升隱私性、可擴展性及安全性。只要將 Taproot 與名為 Schnorr 簽章的相關升級結合,即可帶來更多發展的可能性。

任何熟悉加密貨幣社區的人都知道,主要疑慮在於隱私性、可擴展性及安全性。雖然比特幣是風靡全球的加密貨幣,但它仍然需要解決這些問題。Taproot 便是為此而生。


前言

比特幣的發展起起伏伏,但事實證明,其對於加密貨幣世界的穩固地位扮演著重要角色。儘管這些年來問題逐漸浮上檯面,例如 Mt. Gox 駭客攻擊事件或臭名昭著的比特幣硬交叉,比特幣仍獲得加密貨幣社群的支持。

但有些問題不容忽視:最大的問題之一就是隱私性。比特幣為公鏈,即任何人都可以監控網路上發生的交易。對某些人來說,這就是主要的疑慮。
您可以透過混合代幣和 CoinJoins 等技術來提升匿名性。但可惜的是,比特幣不會因此成為私人貨幣。雖然 Taproot 也無法做到這一點,卻有利於增強網路匿名性。

人們普遍認為如果要解決比特幣缺乏隱私性及相關疑慮,Taproot 升級會是重要的第一步。2021 年 11 月 14 日,在全球礦工的支持下,Taproot 在比特幣網路上啟動。但 Taproot 是什麼,它又會如何為比特幣帶來效益?我們來深入探討一下。


比特幣網路的限制

儘管比特幣是第一個也是最受歡迎的加密貨幣,但其網路在某些方面存在缺點,例如交易速度緩慢。比特幣起初是為了在每秒處理 7 筆交易而建立的,但隨著該網路的普及和用戶的增加,交易速度和費用也隨之提高。在比特幣價格飆升之後,比特幣網路的平均交易費用在 2021 年創下約 60 美元的歷史新高。有人認為高昂的手續費和緩慢的交易速度拖累了比特幣網路的發展。為了提高交易能力,開發人員在 2017 年實施了 隔離見證(SegWit)升級,以便在一個區塊中進行更多交易。然而,高額費用似乎佔了上風。 

另一個限制是比特幣的隱私性。雖然在其白皮書中概述了比特幣的交易具有隱私性,但比特幣網路上的所有交易內容都是公開可見,這表示您可以透過查找某人的比特幣位址來了解其整個購買紀錄。 

為了解決這些限制,比特幣一直不時地進行網路升級。然而,由於其去中心化的性質,使得修改比特幣網路具有挑戰性。這些修改並非由一個人來決定應不應該實施,而是透過社群達成共識來決定。

什麼是比特幣 Taproot 升級?

Taproot 是改進比特幣指令碼的軟分叉,以便提升隱私性、效率及網路處理智能合約的能力。它被認為是自 2017 年 SegWit 升級以來最重要的比特幣升級。

Taproot 升級包括 3 個不同的比特幣改進提案 (BIP) : Taproot、Tapscript 及其核心 - 名為 Schnorr 簽章的新數位簽章方案。Taproot 的目標是為比特幣用戶帶來多項優勢,例如改進交易隱私和降低交易手續費。它也使比特幣能夠執行更複雜的交易,並潛在地擴大其使用案例以便與以太坊競爭,尤其是在智能合約功能和網路支援去中心化金融 (DeFi) 和 非同質化代幣 (NFT) 方面。

Taproot 提案一開始是由比特幣核心開發人員 Greg Maxwell 於 2018 年 1 月公佈。2020 年 10 月,在 Pieter Wuille 建立提取請求後,Taproot 合併至比特幣核心庫中。為了全面部署升級,節點營運商必須採用 Taproot 的新共識規則,它最終得到了 90% 礦工的支持,並於 2021 年 11 月 14 日在區塊 709,632 上正式啟動。


Taproot 如何運作?

Taproot 升級靠 3 個 BIP 協作共同實現。每個 BIP 都以不同的形式相輔相成,彼此影響。

Schnorr 簽章 (BIP340)

Schnorr 簽章促成一種更快、更安全的方式來驗證比特幣網路上的交易。它是由德國數學家兼密碼學家 Claus Schnorr 發明的 密碼學簽章方案所組成。儘管 Schnorr 演算法已受專利保護多年,但該專利於 2008 年正式到期。在眾多優勢中,Schnorr 簽章主要是以生成短簽章的簡便性和效率而著名。

中本聰(比特幣發明者)採用的簽章方案為橢圓曲線數位簽章算法 (ECDSA)。之所以選擇 ECDSA,而不是 Schnorr 簽章演算法,原因在於它已受到廣泛使用、容易理解、安全、嚴謹且為開源的資源。

但是,就 Schnorr 數位簽章方案 (SDSS) 的發展來說,這可能是比特幣及其他區塊鏈網路在新一代簽章上的起點。

Schnorr 簽章的主要優點之一為:其能夠在複雜的比特幣交易中取得多個密鑰並產生唯一的簽章。這意味著交易中各方的簽章可以「彙整」成單一個 Schnorr 簽章,也就是「簽章彙整」。

事實上, Taproot 能夠完全隱藏比特幣指令碼的執行情況。例如,使用 Taproot 花費比特幣時,即可讓閃電網路渠道中的交易、點對點交易或複雜的智能合約變得無法區分。任何監控這些交易的用戶都只能看到點對點交易。值得注意的是,錢包的原始付款人和最後收款人仍然會暴露在外。


Taproot (BIP341)

Taproot 升級名稱來自 Taproot,其建立在 2017 年 SegWit 升級的基礎上,並使用 Merkelized Alternative Script Tree (MAST) 來擴大比特幣區塊鏈上的交易資料量。

比特幣網路上的交易受到公鑰和私鑰的保護。使用者若要在錢包中花費數位資產,需要先提供簽章以證明其為真正的所有者,然後才能動用代幣。除了單一簽章交易外,使用者也可以透過各種功能使比特幣交易更加複雜,包括 緩衝期發行、 多重簽章 (multisig) 要求等其他內容。 

然而,這些複雜的多重簽章交易需要多次輸入和簽名進行驗證,為區塊鏈帶來大量資料並拖緩了交易速度。同時,交易資料會自動顯示在區塊鏈上,這可能會暴露有關位址所有者的敏感資訊。 

由於單一個 MAST 交易可以代表多個指令碼,因此整合 MAST 後將可以減少所需的指令碼和驗證數量。如此一來,當一筆複雜的比特幣交易被傳送至 MAST 時,就不一定需要透過 Merkle Tree 處理交易。MAST 只會將交易的執行條件提交到區塊鏈,而非完整的細節,這樣可以大幅減少儲存在網路上所需的資料量。這不僅為比特幣區塊鏈帶了更大的可擴展性和更高的效率,也為比特幣用戶提高了隱私性。


Tapscript (BIP342)

Tapscript 是針對比特幣指令碼的編碼語言升級,為其他 2 個 BIP 開路。它是運算碼的集合,即用來指定如何執行的交易指令。區塊的更多可用空間有望為新功能提供更大的靈活性,並可能在未來幫助比特幣網路支援及建立智能合約。


Taproot 如何為比特幣帶來效益?

正如上述內容,Taproot 為比特幣的隱私性帶來了重大改進並增強了其使用案例。其他潛在的優勢包括:

1. 透過減少在區塊鏈傳輸及儲存的資料量來提高網路的可擴展性;

每個區塊可包含更多筆交易(更高的 TPS 率);

降低交易手續費。

Taproot 的另一項優勢是:簽章不再具備延展性,因為這可說是比特幣網路中的安全性風險。簡單來說,簽章延展性意味著確認交易前更改簽章,在技術上是可行的情況。如此一來,發生攻擊時,交易就好像從未發生過,比特幣會因此面臨為人詬病的 雙重支付問題,即可能破壞分散式帳本的完整性。


Taproot 升級為何很重要? 

Taproot 的啟動有望提升比特幣網路的功能,並促進快速可靠的交易。在 Taproot 之前,比特幣協議仍處於第 1 層開發階段,而以太坊等其他協議已經在第 2 層和 DApps 中領先一步。升級後,比特幣開拓了部署智能合約的道路,並有可能擴大其使用案例以因應未來的 NFT 和 DeFi 市場趨勢。 

隨著比特幣網路費用降低、效率提高,這將可促進更多的交易發生並擴大其應用。此外,用戶可以保留交易隱私,使 BTC 與市場上的其他隱私幣更具競爭力。


總結

Taproot 是備受期待且廣泛受到支援的比特幣升級,若與 Schnorr 簽章一同落實,我們即可在比特幣的隱私性、可擴展性、安全性等其他方面獲得重大改進。這些升級也會讓用戶更加關注閃電網路,並促使多重簽章進一步成為行業標準。

無論您是否參與比特幣社群,提升隱私性、效率及安全性後帶來的額外效益都可能會影響比特幣的使用體驗。