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一文讀懂比特幣即將采用的 Taproot 技術方案是什么?_ROOT:Tap

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大約兩周后,比特幣將迎來它最重要的技術升級之一:Taproot。

什么是Taproot?維基百科上給出的普通定義是:

“主根是一個大的、中心的、占優勢的根,而其它的根會從其側面發芽。通常,主根有些直,然后形狀逐漸變細,并直接向下生長。在例如胡蘿卜這樣的植物中,主根是一種非常發達的貯藏器官,其已被作為蔬菜栽培。"

那比特幣即將采用的Taproot技術方案到底是什么?它的名字是如何來的?

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比特幣Taproot名字的由來

“我一直認為這個名字的由來是‘利用Merkle根‘,但我實際上并不知道GregoryMaxwell的想法是什么。’——PieterWuille

“我最初不得不查這個詞,但我把它理解成了關鍵路徑,因為它是你制作美味的胡蘿卜湯的核心,而默克爾化的腳本將是你希望忽略的其他較小的根。”——AnthonyTowns

而Taproot方案提出者GregoryMaxwell給出的答案則是:

“這個詞起源于一棵樹的形象化,這顆樹的中央有一個像蒲公英主根一樣粗壯的中心。我認為這是一個很好的方法,因為它通過利用根中隱藏的commitment來驗證腳本路徑的花費。……唉,將具有已排序內部節點的哈希樹稱為“桃金娘樹”并沒有流行起來。在內的樹家族,這聽起來像'merkle'。:p)”

Coinbase和Uniswap市值之比于7月13日達到6.2的年度高點:金色財經報道,The Block的數據儀表板顯示,Coinbase和Uniswap市值之比已大幅飆升,于7月13日達到6.2的年度高點。盡管Coinbase的股價自今年年初以來飆升了213%以上(受貝萊德出人意料地申請現貨比特幣交易所交易基金的推動),但DeFi交易所Uniswap的市值卻沒有變化。DEX的市值一直保持穩定,今年大部分時間徘徊在40億美元左右。與此同時,Coinbase的市值從年初的70億美元以上增加到周五的近250億美元。

私人投資公司WedBush在周四的一份報告中表示,將Coinbase的目標股價提高至110美元。[2023/7/16 10:57:42]

因此,當談論比特幣taproot時,我們腦海中浮現出來的圖像應該是下面這個樣子的:

來源:SHUTTERSTOCK

2

Taproot升級對比特幣的影響是什么?

早在18年初,在GregoryMaxwell提出Taproot方案之后,國內比特幣社區便對該方案進行了早期的報道,當時社區的關注點在于:

Bitstamp宣布恢復XRP交易:金色財經報道,加密貨幣交易所Bitstamp宣布將為美國客戶恢復XRP交易,此前美國法院裁決XRP不屬于證券銷售,促使多家加密貨幣交易平臺恢復了該代幣的交易。據悉,Bitstamp 是美國第一家暫停 XRP 交易的加密貨幣交易所。(U.today)[2023/7/14 10:55:00]

“實施taproot升級后,閃電網絡將變得更加私密,這使得LN交易與所有比特幣交易無法區分開來,因此人們將無法區分比特幣的鏈上交易和閃電網絡的鏈下交易”。

而要應用Taproot的前提,是需要先讓Schnorr簽名方案落地。

到了2019年,除了提高比特幣的隱私性之外,Taproot方案又被社區賦予了新的使命——擴展比特幣智能合約的靈活性。也因此,Taproot升級以及Schnorr簽名被提升為“比特幣在下一階段的重要技術”。

2020年1月份,Bitcoincore代碼庫維護者之一PieterWuille正式發布了包含Taproot/Schnorr軟分叉升級的BIP340、BIP341以及BIP342,由此,這兩個升級提案開始逐漸進入比特幣用戶們的視野。

MicroStrategy第一季度的減值損失為1890萬美元:金色財經報道,根據周一的一份聲明,MicroStrategy第一季度的減值損失為1890萬美元,低于第四季度的1.976億美元和去年同期的1.701億美元損失。該公司還在第一季度購買了更多比特幣,使其持有量達到140,000,并預付了Silvergate貸款。[2023/5/2 14:37:41]

今年6月份,比特幣全網支持Taproot升級的算力超過了90%,達到了鎖定升級的最低要求,這也意味著Taproot將在比特幣區塊高度達到709,632時正式與大家見面。

3

關于Taproot和Schnorr簽名的一些趣事

1、比特幣最初使用的是ECDSA簽名方案,但實際上Schnorr簽名要比ECDSA簽名更早誕生,我們說Schnorr簽名是對比特幣原始ECDSA簽名的升級,是因為其可以更容易地實現各種密碼學技巧。在時間順序上,Schnorr簽名算法的誕生,要早于ECDSA所基于的DSA算法。而中本聰使用DSA的部分目的是為了規避ClausPeterSchnorr的Schnorr簽名專利,而他的專利在2011年到期了。

Taiko將在10個小時內棄用alpha-2測試網,并將推出alpha-3測試網:4月17日消息,基于zkRollup的以太坊二層網絡Taiko發文稱,將在10個小時內棄用alpha-2測試網,并將推出alpha-3測試網,該測試網實施許多修復、改進和新組件。alpha-2測試網引入了無許可證明,有194個獨立驗證者參與驗證,超過14.4萬個錢包地址產生了150多萬筆交易。關于獎勵驗證者計算支出的活動將在后續公布,關于本應在alpha-2測試網發布的用于紀念參與alpha-1測試網某些活動的NFT徽章,將推遲到一個非短暫的網絡,可能是Taiko主網。[2023/4/17 14:08:05]

2、雖然沒有成功,但在比特幣采用Schnorr簽名的早期發展中,有人建議不應將Claus-PeterSchnorr的名字與比特幣關聯起來,因為他的專利導致這種有價值的密碼學技術在20多年的時間里沒有被廣泛使用。PieterWuille曾表示:

“我們確實考慮過用DLS來稱呼BIP340,但我們最終沒有這樣做,因為Schnorr的名字已經被談論得太多了。”

3、Paytocontract:IljaGerhardt和TimoHanke創建了一個名為Paytocontract的協議,該協議由Hanke在2013年的圣何塞比特幣會議上提出,其允許一筆支付承諾其合約的哈希值。任何擁有該合約副本和用于避免某些攻擊的nonce的人,都可以驗證這個承諾,但對其他人來說,這種付款看起來與其他的比特幣付款類似。

數據:黃立成過去24小時內向Blur平臺存入近4000枚ETH:2月23日消息,據Lookonchain監測,“麻吉大哥”黃立成地址(0x020c開頭)過去24小時內以1639美元的均價將500萬枚USDT兌換成3051枚ETH并存入Blur平臺。此外,他還將約25萬枚APE兌換成835枚ETH并同樣存入Blur平臺。[2023/2/23 12:24:44]

2014年關于側鏈的論文中包含了對這種pay-to-contract(P2C)協議的輕微改進,其中承諾還包括原始的支付公鑰,而Taproot使用了相同的結構。

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Taproot落地之后,未來可能的比特幣共識改變

那在激活Taproot之后,開發者們會在它的基礎之上對比特幣進行哪些共識層的改進呢?

1、交叉輸入簽名聚合:Schnorr簽名使幾個不同的公鑰和私鑰對的所有者可輕松地創建單個簽名,以證明所有密鑰所有者在創建簽名時都進行了協作。隨著未來共識的變化,這可能允許交易包含單個簽名,該簽名可用于證明在該交易中使用的所有UTXO的所有者已授權使用。在第一次輸入后,這將為每個密鑰路徑花費節省大約16虛擬字節,從而為整合以及coinjoin節省開銷。它甚至可使基于coinjoin的支出比常規的支出更便宜,從而提供一種溫和的激勵,以鼓勵人們更多地去使用隱私交易。

2、SIGHASH_ANYPREVOUT:每一筆正常的比特幣交易都包含一個或多個輸入,并且這些輸入中的每一個都使用其txid引用前一筆交易的輸出。這告訴了全驗證節點這筆交易可以花費多少錢,以及需要滿足哪些條件才能證明支出是經過授權的。為比特幣交易生成簽名的所有方式,無論有沒有taproot,要么提交到prevout中的txid,要么根本不牽扯到prevout。對于不想使用精確的預先安排的一系列交易的多用戶協議來說,這是一個問題。如果任何用戶可以跳過特定交易,或更改除witness驗證數據之外的任何交易的任何細節,這將更改任何后續交易的txid。而更改txid會使之前為以后交易創建的任何簽名無效。這迫使鏈下協議實施機制來懲罰任何提交舊交易的用戶。

而SIGHASH_ANYPREVOUT可通過允許簽名跳過提交到prevouttxid來消除這個問題。這使得為閃電網絡實施eltoo層以及對vault金庫和其他合約協議的改進成為可能。

3、委托和歸納:在你創建一個腳本之后,除了將私鑰授予其他人,你幾乎無法授權他人使用該腳本。此外,對于想要使用密鑰路徑花費加上少量基于腳本條件的用戶來說,可以使taproot變得更經濟。開發者們已經提出了幾種通過歸納和提供簽名者委托來增強taproot的方法:

Graftroot:在taproot的想法誕生后不久,Graftroot就被提出了,該方案將為任何能夠制作taproot路徑的人提供一項額外的功能。密鑰路徑簽名者可以簽署一個腳本,描述資金可使用的新條件,將支出權限委托給任何能夠滿足該腳本要求的人,而不是直接支出資金。簽名、腳本以及滿足腳本所需的任何數據,都將在支出交易中提供。密鑰路徑簽名者可通過這種方式委托給無限數量的腳本,而無需創建任何鏈上數據,直到發生實際支出。

廣義taproot(g’root):幾個月后,AnthonyTowns提出了一種使用公鑰點來承諾多種不同支出條件的方法,而不必使用類似MAST的結構。這種廣義taproot(g’root)構造“在taproot假設不成立的情況下可能更有效”,此外,它還提供了一種構建軟分叉安全交叉輸入聚合系統的簡單方法。

Entroot:Graftroot和g'root的最新合成方案,它簡化了許多情況,使它們更具帶寬效率。

4、新的和舊的操作碼:taproot軟分叉包含了對tapscript的支持,它提供了一種向比特幣添加新操作碼的改進方法,即OP_SUCCESSx操作碼。一些擬議的新操作碼包括:

恢復舊操作碼:由于擔心安全漏洞,2010年開發者禁用了一些數學和字符串操作的操作碼。許多開發人員希望在安全審查后重新啟用這些操作碼,并且可能會擴展操作碼以處理更大的數字。

OP_CAT:值得特別提及的一個先前禁用的操作碼是OP_CAT,研究人員發現它可單獨在比特幣上實現各種有趣的行為,或者它還能以有趣的方式與其他新操作碼進行組合。

OP_TAPLEAF_UPDATE_VERIFY:當與taproot的密鑰路徑和腳本路徑功能一起使用時,OP_TLUV操作碼能以一種特別高效和強大的方式啟用契約。這可用于實現JoinPool、Vault以及其他安全和隱私改進。它還可以與OP_CHECKTEMPLATEVERIFY很好地結合。

注意,以上所有的想法仍然只是提議,沒有人能保證它們會成功應用,這需要研究人員和開發人員完成每一項提案,然后由用戶決定這些功能是否值得去改變比特幣的共識規則。

相關資料:

**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**

本文來自元宇宙之道,星球日報經授權轉載。

Tags:ROOTOOTROOTapROOT價格gROOT價格$CROOGEMetapPlay

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