一文看懂比特币Taproot升级及其好处

Taproot，这个在2021年11月14日正式上线的比特币网络升级，自SegWit之后就一直被社区翘首以盼。它要动的是比特币脚本的底层逻辑——目标很明确：提升私密性、可扩展性和安全性。而配合Schnorr签名这套新方案，Taproot能带来的可远不止这些。

熟悉加密货币圈的朋友都清楚，私密性、可扩展性和安全性，这三大问题几乎是所有公链的“心病”。比特币虽然贵为全球最热门的加密货币，但这些问题同样存在，甚至更显眼。Taproot正是冲着解决这些痛点来的。

导语

比特币一路走来，起起伏伏，但事实证明它依然是整个加密货币世界的“定海神针”。从Mt. Gox被黑，到那场臭名昭著的硬分叉，社区始终没有放弃它。但有些问题确实绕不过去——最让人头疼的，就是私密性。

比特币是一条公共区块链，任何一笔交易都在链上公开可见。对不少用户来说，这是个巨大的隐患。虽然可以通过混币、CoinJoin这类技术来提升匿名性，但终究没法把比特币变成真正的隐私币。Taproot也做不到这一点，但它确实能在匿名性上迈出一大步。

正是因为这个原因，Taproot升级被寄予厚望，被视为解决比特币私密性不足以及其他相关问题的关键起点。2021年11月14日，在全球矿工的一致批准下，Taproot正式在比特币网络激活。那么，它到底是什么？又怎么让比特币变得更好？我们一步步来看。

比特币网络的局限性

虽然比特币是第一个诞生的加密货币，普及度也最高，但它的网络确实存在一些短板。最典型的，就是交易速度慢。诞生之初，比特币每秒只能处理7笔交易，随着用户越来越多，交易速度和费用也跟着水涨船高。2021年，比特币价格飙升，平均交易费用一度飙到60美元左右。有人甚至断言，高费用慢速度会拖垮比特币网络。为了提升吞吐量，开发者在2017年上线了隔离见证（SegWit），让单个区块能塞进更多交易，但高昂费用依然是个常态。

另一个短板是私密性。比特币白皮书里虽然提到了交易的私密属性，但实际上的链上交易详情都是公开的。换句话说，只要知道一个比特币地址，就能查到这个地址所有的购买记录。这显然不是用户想要的。

为了突破这些局限，比特币已经做过好几次网络升级。但问题在于，比特币是去中心化的，修改网络可不是谁说了算，得整个社区达成共识才行。

什么是比特币Taproot升级？

Taproot是一次优化比特币脚本的软分叉，目标是提升私密性、效率，以及网络处理智能合约的能力。这也被认为是自2017年SegWit之后，比特币最重要的升级。

这次升级由三项不同的比特币改进提案（BIP）组成——Taproot、Tapscript，以及它们的核心：一套名为“Schnorr签名”的全新数字签名方案。Taproot给比特币用户带来的好处很实在：交易更私密、费用更低，还能让比特币跑更复杂的交易，从而拓宽用例，跟以太坊掰掰手腕——尤其是在智能合约功能，以及对DeFi和NFT的支持上。

Taproot提案最初由Bitcoin Core开发者Greg Maxwell在2018年1月提出。2020年10月，Pieter Wuille提交了代码拉取请求，把Taproot并入Bitcoin Core代码库。要全面部署升级，节点运行者必须采用Taproot的新共识规则。最终，这个提案获得了90%的矿工支持，在2021年11月14日区块709,632正式激活。

Taproot如何运作？

Taproot升级由三项比特币改进提案（BIP）协同完成，每项提案从不同角度发力，相互配合。

Schnorr签名（BIP340）

Schnorr签名提高了比特币网络验证交易的速度和安全性。它是一套密码学签名方案，由德国数学家兼密码学家Claus Schnorr开发。Schnorr的算法多年来一直受专利保护，直到2008年专利过期才解禁。Schnorr签名最大的优点就是简洁高效，尤其擅长生成短签名。

比特币创始人中本聪当初选用的签名方案是“椭圆曲线数字签名算法（ECDSA）”，而不是Schnorr，原因很简单：ECDSA更成熟、更普及、更稳定，并且轻量开源。但如今，Schnorr数字签名方案（SDSS）的推进，很可能成为比特币以及其他区块链网络应用新一代签名技术的起点。

Schnorr签名的一个核心优势在于，它能在复杂的比特币交易中提取多组密钥，生成一个独一无二的签名。这样一来，交易中各方的签名可以整合成一个单一的Schnorr签名——这个过程就叫“签名聚合”。

实际效果是什么呢？Taproot可以让人完全看不出比特币脚本在运行。打个比方，无论是闪电网络通道交易、点对点交易，还是通过复杂的智能合约交易，这些不同的支付方式在链上看起来都一样。监控者看到的，只有一笔普通的点对点交易。当然，这并没有改变发送者和接收者钱&包信息暴露在外的事实，但至少交易类型被隐藏了。

Taproot（BIP341）

Taproot本身的名字就来自这次升级，它建立在2017年SegWit升级的基础上，并引入了默克尔化替代脚本树（MAST）来扩展比特币区块链中的交易数据量。

比特币网络中的交易由公钥和私钥保护。要支付钱&包里的数字资产，用户需要提供签名证明自己是资产的所有者，才能转移代币。除了单一签名交易，比特币网络还可以通过释放时间锁、要求多重签名等功能来提升交易复杂度。但问题在于，复杂的多重签名交易需要多次输入和签名验证，会往区块链里塞进大量数据，拖慢交易速度。而且，交易信息在链上自动显示，会暴露地址所有者的敏感信息。

MAST集成后，一个MAST交易就能代表多个脚本，从而减少所需脚本和验证的数量。复杂比特币交易发送到MAST时，并不需要默克尔树来处理整个交易。MAST只允许将交易的运行条件提交到区块链，而不是发送所有细节。这样一来，网络需要存储的数据量大幅降低，不仅提高了比特币区块链的可扩展性和效率，还让用户获得了更高的私密性。

Tapscript（BIP342）

Tapscript是升级到比特币脚本的编程语言，它为另外两项BIP提供便利。它是一系列操作码的集合，用来指定如何运行交易。随着区块可用空间变多，新功能也会更加灵活，这为比特币网络未来支持和创建智能合约铺平了道路。

Taproot如何让比特币受益？

正如前面讨论的，Taproot能显著提升比特币的私密性并拓宽用例。其他潜在优势还包括：

1. 通过降低区块链中传输与存储的数据量，改善网络可扩展性；

2. 每个区块能处理更多交易（提升TPS速率）；

3. 削减交易费用。

Taproot还有一个容易被忽视的好处：它移除了签名延展性——这是比特币网络里一项已知的安全风险。简单来说，签名延展性意味着在交易确认前，签名可以被修改。攻击者可以利用这一点伪造出交易从未发生过的假象，让比特币暴露在双花问题的风险之下，有损分布式账本的公正性。Taproot彻底堵上了这个漏洞。

Taproot升级为何重要？

激活Taproot，等于给比特币网络装上了新引擎，促成快速可靠的交易。在Taproot之前，比特币协议的发展基本停留在Layer 1，而以太坊等协议已经在Layer 2和DApp上抢占了先机。升级之后，比特币终于可以部署智能合约、拓展用例，在NFT和DeFi市场的浪潮中迎头赶上。

随着网络效率提高、费用降低，比特币的交易数量和应用范围都会受到拉动。更重要的是，用户交易的私密性有了保障，这让比特币在隐私币市场里也更有竞争力。

总结

Taproot是一次备受期待、广受支持的比特币升级。与Schnorr签名同时实施，私密性、可扩展性、安全性以及其他特性都得到了显著改善。这些升级不仅提升了闪电网络的吸引力，也让多重签名有望成为广泛应用的行业标准。

不管你在比特币社区里参与有多深，私密性、效率、安全这些要素的优化，都会给用户带来实实在在的附加价值，改善比特币的使用体验。