什麼是比特幣Taproot升級？

Taproot是一次優化比特幣腳本的軟分叉，提升私密性、效率以及網絡處理智能合約的能力。這是自2017年SegWit升級之後，公認的比特幣重大升級。

Taproot升級由3項不同的比特幣改進提案(BIP)組成，其中包括：Taproot、Tapscript及其核心，即名為「Schnorr簽名」的全新數字簽名方案。Taproot旨在為比特幣用戶帶來諸多好處，例如提升交易私密性和降低交易費用。還將讓比特幣執行更多複雜的交易，從而拓寬用例，與以太坊一較高下，尤其是智能合約功能和網絡對去中心化金融(DeFi)和非同質化代幣(NFT)的支持。

Taproot提案最初由Bitcoin Core開發者Greg Maxwell在2018年1月提出。2020年10月，Pieter Wuille創建代碼拉取請求，將Taproot併入Bitcoin Core代碼庫。為了全面部署升級，節點運行者須採用Taproot的全新共識規則。該提案最終得到90%的礦工支持，並於2021年11月14日在區塊709,632中正式激活。

Taproot如何運作？

Taproot升級由3項比特幣改進提案(BIP)共同協作實現。各項提案以不同的方式相輔相成。

Schnorr簽名(BIP340)

Schnorr簽名提高了比特幣網絡驗證交易的速度和安全性。該簽名由密碼學簽名方案組成，開發者是德國數學家兼密碼學家Claus Schnorr。多年來，Schnorr的算法始終受專利保護，但該專利於2008年正式過期。Schnorr簽名優點眾多，尤其在短簽名生成方面，以簡潔高效著稱。
比特幣創始人中本聰採用的簽名方案稱為「橢圓曲線數字簽名算法(ECDSA)」。選擇ECDSA而非Schnorr簽名算法是因為前者使用廣泛、易於理解、安全穩定、輕量並且開源。

然而，Schnorr數字簽名計劃(SDSS)的推進可能是比特幣與其他區塊鏈網絡應用新一代簽名技術的起點。

Schnorr簽名的一大核心優勢是可以在複雜的比特幣交易中提取多組密鑰，生成獨一無二的簽名。因此，交易中各方的簽名可整合為單一的Schnorr簽名，這個過程稱為「簽名聚合」。

實際上，Taproot可以讓人完全看不出來比特幣腳本在運行。例如，採用Taproot後，無論是閃電網絡通道交易、點對點交易還是通過複雜的智能合約交易，不同比特幣支付方式看起來毫無差別。這些交易的監控者看到的只有點對點交易。然而，值得注意的是，這並未改變發送者與最終接收者的錢包信息暴露於外的事實。

Taproot (BIP341)

Taproot因Taproot升級而得名，其創建基礎是2017年的SegWit升級，並使用默克爾化替代腳本樹(MAST)來擴展比特幣區塊鏈中的交易數據量。

比特幣網絡中的交易由公鑰和私鑰保護。如需支付錢包中的數字資產，用戶需先提供簽名證明自己的真實所有者身份，才能轉移代幣。除了單一簽名交易，比特幣網絡中的交易還可通過釋放時間鎖、要求多重簽名(multisig)等功能來提升複雜度。
然而，複雜的多重簽名交易需要多次輸入和簽名驗證，會給區塊鏈增加巨大數據量，拖慢交易速度。並且，交易信息在區塊鏈中自動顯示，會暴露地址所有者的敏感數據。

MAST集成後，單個MAST交易即可代表多個腳本，從而可減少所需腳本和驗證的數量。複雜比特幣交易發送到MAST後，並不需要默克爾樹來處理交易。MAST僅允許將交易的執行條件提交到區塊鏈，而不是發送所有的細節。這將大幅降低網絡所需存儲的數據量。這不僅提高了比特幣區塊鏈的可擴展性和效率，還讓比特幣用戶享有更高的私密性。

Tapscript (BIP342)

Tapscript是升級到比特幣腳本的編程語言，為另外2項比特幣改進提案(BIP)提供便利。它是一系列操作碼的集合，是用於指定如何執行交易的指令。區塊的可用空間變多，新功能會更加靈活，可促進比特幣網絡在未來支持和創建智能合約。

Taproot如何讓比特幣受益？

正如前文討論所述，Taproot可顯著提升比特幣的私密性並拓寬用例。其他潛在優勢還包括：

1.通過降低區塊鏈中傳輸與存儲的數據量來改善網絡可擴展性；

2.每個區塊處理更多交易（提升每秒交易量(TPS)速率）；

3.削減交易費用。

Taproot的另一項優勢是移除了簽名延展性，這是比特幣網絡中的一項已知安全風險。簡而言之，從技術角度出發，簽名延展性是指交易確認前，簽名可以修改。通過這種手段，攻擊者可偽造出交易從未發生過的假象。這會讓比特幣暴露於臭名昭著的雙花問題之下，有損分布式賬本的公正性。

Taproot升級為何重要？

激活Taproot可提升比特幣網絡功能，促成快速可靠的交易。在Taproot之前，比特幣協議的發展仍處於Layer 1階段，而以太坊等其他協議已在Layer 2和DApp方面搶佔先機。升級後，比特幣開啟智能合約部署、拓展用例，迎頭趕上NFT和DeFi市場的未來潮流趨勢。

隨著比特幣網絡效率提高，費用降低，其交易數量和應用範圍都將受到拉動。此外，比特幣還保障了用戶交易私密性，成為市場中更具競爭力的隱私幣。

總結

Taproot是一次備受期待、廣受支持的比特幣升級。與Schnorr簽名同時實施，私密性、可擴展性、安全性及其他特性將得到顯著改善。這些升級將提升閃電網絡的吸引力，推動多重簽名成為廣泛應用的行業標準。

不論您在比特幣社區的參與程度如何，優化私密性、效率、安全等要素都將為用戶創造附加價值，改善比特幣的使用體驗。