比特幣用戶將來可能會(huì)從一種名為Taproot的技術(shù)中獲益

不久之后，比特幣用戶們可能會(huì)從一種名為 “Taproot”的技術(shù)中獲益。該技術(shù)首先是由Bitcoin Core貢獻(xiàn)者兼Blockstream前CTO Gregory Maxwell所提出的，它將擴(kuò)展比特幣智能合約的靈活性，同時(shí)提供更多的隱私性。

雖然這是一項(xiàng)非常大的工程，但它不僅僅是理論。幾位最多產(chǎn)的比特幣代碼貢獻(xiàn)者，包括Pieter Wuille、Anthony Towns、Johnson Lau、Jonas Nick、Andrew Poelstra、Tim Ruffing、Rusty Russell以及Gregory Maxwell，他們正在研究一種稱為Schnorr簽名的方案，該方案將納入Taproot，據(jù)悉，這些升級內(nèi)容都會(huì)在下一次協(xié)議更新中展現(xiàn)。

本文會(huì)簡單介紹一下 Taproot是什么，以及它的工作原理。

MAST

所有比特幣基本上都是“鎖定”在腳本當(dāng)中的：其定義了幣在下一筆交易中的使用方式?；ㄙM(fèi)條件通常提供一個(gè)簽名，以證明幣的所有權(quán)。而其他眾所周知的條件，包括時(shí)間鎖（幣只能在特定的區(qū)塊高度或日期后使用）或多重簽名（幣只能在一組私鑰中的一些私鑰提供簽名時(shí)才能使用）。

不同的條件可以進(jìn)行混合和匹配，以創(chuàng)建復(fù)雜類型的智能合約。這種合約的一個(gè)例子是，如果艾麗絲（Alice）和鮑勃（Bob）都簽了字，或者艾麗絲一周后單獨(dú)簽了字，或者鮑勃單獨(dú)簽了字，同時(shí)還提供了一個(gè)秘密號碼，那么幣就可以被使用。這三個(gè)條件中的哪一個(gè)先得到滿足，其使用的方式就會(huì)是相對應(yīng)的那種。

自2012年以來，腳本（條件）一開始是不公開的，只有幣的新owner知道如何使用。這是通過一個(gè)稱為P2SH（支付到腳本哈希）的技巧來完成的，最初只有腳本哈希包含在區(qū)塊鏈當(dāng)中。這個(gè)看似隨機(jī)的數(shù)字負(fù)責(zé)保管幣。當(dāng)擁有者花費(fèi)這些幣時(shí)，它會(huì)同時(shí)展示整個(gè)腳本以及腳本的“解決方案”。然后，任何人都可以使用初始哈希來檢查所提供的腳本，是否確實(shí)是鎖定幣的原始腳本，并可以立即得出滿足腳本要求的結(jié)論。

盡管如此，當(dāng)幣用完時(shí)，目前有必要揭示所有可能的條件，包括不滿足的條件。這有兩個(gè)主要缺點(diǎn)。第一，它的數(shù)據(jù)量很大，特別是在有很多條件的情況下。第二，這不利于隱私。每個(gè)人都會(huì)學(xué)習(xí)各種不同的資金使用方法，例如，這些方法可以揭示使用了什么樣的錢包，甚至更多的內(nèi)容。

MAST（默克爾化抽象語法樹）是一種提議解決方案，其使用了默克爾樹（一種由密碼學(xué)家拉爾夫·默克爾發(fā)明的緊湊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)）來解決這些缺點(diǎn)。簡言之，所有可讓資金可使用的不同條件，都單獨(dú)進(jìn)行了哈希（而不是組合成單個(gè)哈希），并包含在一棵默克爾樹當(dāng)中，最終生成單個(gè)哈希：Merkle根，這個(gè)Merkle根“鎖定”了幣。

唯一的好處是，如果顯示了默克爾樹中的任何數(shù)據(jù)，則可使用Merkle根和一些附加數(shù)據(jù)（稱為Merkle路徑）來驗(yàn)證特定數(shù)據(jù)是否包含在默克爾樹中。其余的默克爾樹仍然是經(jīng)哈希和隱藏的。

有了MAST，這意味著只有滿足的條件才需要被揭示。如果在上面的第一個(gè)例子中，愛麗絲在一周之后花費(fèi)了這些資金，她只是揭示了這個(gè)條件（和默克爾路徑）。沒人知道這筆錢具體是怎樣花的，它可能是愛麗絲和鮑勃一起花的，如果鮑勃加上一個(gè)秘密號碼，在也可能是他一個(gè)人花的。這使得MAST比復(fù)雜的P2SH智能合約在數(shù)據(jù)處理上更具效率，同時(shí)增加了隱私性。

然而，使用 Schnorr簽名方案的情況下，Taproot能夠做得更好：因?yàn)榻灰卓梢噪[藏MAST結(jié)構(gòu)。

Schnorr簽名方案

Schnorr簽名方案一直是比特幣開發(fā)者的關(guān)注焦點(diǎn)，目前他們正在開發(fā)這一方案，根據(jù)計(jì)劃，該方案將通過軟分叉的方式進(jìn)行部署。在很多密碼學(xué)家看來，Schnorr簽名方案在這一領(lǐng)域是最好的，因?yàn)樗峁┝撕軓?qiáng)的數(shù)學(xué)正確性，其不具交易延展性，它的驗(yàn)證速度也相對較快。

在比特幣的背景下，Schnorr簽名方案的最顯著優(yōu)點(diǎn)是允許簽名聚合：即同一筆交易中的幾個(gè)簽名可以組合成一個(gè)。類似的技巧也可以用于多簽交易。將公鑰和簽名組合成“閾值公鑰”和“閾值簽名”，這就可使多簽交易和任何常規(guī)交易變得無法區(qū)分。

這種簽名方案也可以有更多有趣的使用方式。例如，可以使用數(shù)據(jù)來“調(diào)整”私鑰和公鑰。作為一個(gè)簡化的例子，一個(gè)私鑰及其對應(yīng)的公鑰可通過將兩者相乘來進(jìn)行調(diào)整。“私鑰x 2”和“公鑰x 2”仍然對應(yīng)，“私鑰x 2”仍然可簽署可用“公鑰x 2”驗(yàn)證的消息。任何對密鑰對發(fā)生調(diào)整不知情的人，都不會(huì)看出異常。而被調(diào)整過的密鑰，看起來和任何其他密鑰對沒有區(qū)別。

這就是啟用TapRoot的原因。

Taproot

TapRoot基于一個(gè)有趣的認(rèn)識：無論多么復(fù)雜，幾乎所有的MAST結(jié)構(gòu)都可以（或應(yīng)該）包含一個(gè)條件，其允許所有參與者就結(jié)果達(dá)成一致，并簡單地一起簽署一筆結(jié)算交易。在前面的例子中，如果鮑勃知道艾麗絲下周可以自己拿走所有的資金，他最好現(xiàn)在就與她一起簽字。（在很多典型的智能合約設(shè)置中，如果他不這樣做，他甚至?xí)艿綉土P。這種復(fù)雜性，目的就是讓每個(gè)人保持誠實(shí)。）

Tabroot類似于MAST，它總是會(huì)包含一個(gè)條件，這使得所有參與者都可以合作來花費(fèi)資金。

而通過使用Schnorr簽名，它會(huì)變得非常有趣。

首先，合作結(jié)算將利用Schnorr方案的閾值技巧，使它看起來像一筆正常的交易。因此，所有參與者的公鑰被疊加到一起，從而導(dǎo)致“閾值公鑰”。與這種閾值公鑰相對應(yīng)的是，所有參與者簽名的組合（他們的“閾值簽名”）允許他們花費(fèi)資金。

到目前為止還不錯(cuò)，但把這些資金當(dāng)作正常交易來花掉，是它們唯一能做的事（在沒有MAST結(jié)構(gòu)的情況下）。這就是Schnorr簽名方案的另一個(gè)把戲。

所有可供選擇的資金使用方式（非合作輸出）被合并到不同的腳本。然后，這個(gè)腳本經(jīng)哈希并用于調(diào)整閾值公鑰。與前面示例中使用的“公鑰x 2”不同，這將導(dǎo)致“閾值公鑰x腳本”（我們?nèi)栽诤喕４恕伴撝倒€x腳本”當(dāng)然與“閾值簽名x腳本”對應(yīng)。

現(xiàn)在，如果資金是合作使用的，所有參與者都將他們的簽名組合成“閾值簽名”，并用腳本對其進(jìn)行調(diào)整。產(chǎn)生的“閾值簽名x腳本”允許他們花費(fèi)資金。然而，重要的是，對于外部世界而言，所有的這些，看起來仍然像一個(gè)普通的公鑰和一個(gè)常規(guī)的簽名，即一筆常規(guī)的交易。

只有在合作結(jié)束（cooperative close）證明是不可能的情況下，才可以顯示閾值公鑰的實(shí)際情況：調(diào)整。

在這種情況下，將顯示原始閾值公鑰和腳本。這證明“閾值公鑰X腳本”是用這個(gè)特定腳本進(jìn)行調(diào)整的。因此，就像P2SH中的哈希值一樣，這種調(diào)整向全世界證明了，如果滿足腳本中指定的其他條件，資金就應(yīng)該是可花費(fèi)的。

或者，可使用默克爾樹的Merkle根來調(diào)整閾值公鑰，而不是使用腳本來調(diào)整閾值公鑰，該Merkle根包含了可以使用資金的所有不同條件：即MAST結(jié)構(gòu)。那么，要花掉這些資金，只需要揭示已滿足的支出條件。

因此，Taproot提供了MAST的所有好處，而在正常情況下，沒有人會(huì)知道一筆常規(guī)交易隱藏了如此復(fù)雜的智能合約。

以上就是TapRoot概念的簡單介紹，其實(shí)施細(xì)節(jié)可能會(huì)有所不同。