深入分析比特币Taproot升级,能否助推其价格拉升?

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2021年10月11日,比特币继续上涨,截至10月12日清晨,比特币价格达到57824.6美元,基本上恢复了自5月以来的跌势。加密市场最近有所复苏,市场上关于“双头牛”的讨论更为热烈。许多业内人士预计比特币的价格会更高。

在这种情况下,我们担心比特币网络的一项重要技术升级——主根升级——将于下月启动,这将是比特币发展的一个里程碑。

2021年6月12日,根据taproot.watch数据,比特币taproot升级已被锁定,将于今年11月启动。Taproot.watch甚至制作并发行了一部电影来庆祝。这意味着,当比特币网络在11月达到指定的区块高度(709632)时,taproot将被激活,与taproot相关并包含在比特币核心0.21.1中的比特币改进方案(BIP)将自动启动。

比特币将迎来Taproot升级 将带来哪些变化?

由于taprot升级将是2017年比特币隔离见证后最大的技术扩张,因此引起了业界的高度关注,尤其是在比特币爱好者的眼中。Taprrot升级有望提高比特币网络的可扩展性、隐私性和灵活性,提高使用性能和用户体验,并将对链的影响降至最低。

那么为什么比特币需要升级呢?taproot的具体升级是什么?它将对比特币网络产生什么潜在影响?它能提振价格吗?

为什么比特币需要升级?

众所周知,比特币自诞生以来,除了存储和交易外,几乎没有其他功能,其价值更多地体现在存储手段和“数字黄金”的特征上。作为价值转移的基础设施,比特币网络一直存在可扩展性和交易效率问题。比特币区块的上限大小为1MB,导致比特币网络每秒仅处理约7笔交易。因此,比特币网络的交易确认速度非常慢,网络拥塞问题一直困扰着很多比特币用户。

近年来,比特币社区一直在研究和尝试扩容方案。2017年8月,比特币社区试图通过激活segwit升级来提高比特币的可扩展性。隔离见证通过从块中删除每个事务的数字签名信息并将其存储在基本事务块之外,从而减小单元块的大小,从而提高了可伸缩性。

然而,比特币网络可扩展性的提高还远远不够。比特币社区一直在寻找其他解决方案,包括后来的比特币两层扩容计划——闪电网络。虽然大大改善了比特币的交易拥塞问题,但比特币网络的性能与主流区块链网络相比仍有较大差距和空间。这也使得比特币难以成为高交易量的数字资产。

此外,更重要的是,比特币网络的隐私安全也需要解决。一方面,比特币在技术层面的节目脚本设置将披露合同条款的内容,并披露参与者的信息;另一方面,在比特币当前的ECDSA签名中,可以从多重签名交易的签名中免费获取身份信息,也可以通过技术手段跟踪参与者的信息。随着比特币网络的普及和参与者数量的增加,这些问题变得更加突出。

为了提高比特币的隐私性和交易可扩展性,2018年1月,比特币的核心贡献者Gregory Maxwell在研究了mast技术后首次提出了Taproot的概念。后来,他与几个核心开发人员(包括Pieter wuille、Anthony towns、Johnson Lau和Jonas Nick)一起研究了一个名为Schnorr签名的方案,将其合并到taproot中,并计划在协议更新中显示。

2019年5月6日,比特币协议开发者Pieter wuille向比特币开发者群发邮件列表发布了一份名为“主根”的软分歧提案。2020年1月,taproot/Schnorr软分叉升级方案正式发布为比特币改进方案(BIPS),相关方案序列号为bip340-342。截至今年6月,它已获得比特币社区和矿工的支持,不久将正式启动。

什么是Taproot升级?

以太坊网络(EIP)一样,比特币将定期更新(网络软分支),一些信息改进和新功能将主要以比特币改进建议(BIP)的形式引入比特币。

总的来说,taproot是一种协议升级,旨在提高比特币网络的安全性、隐私性和灵活性。此次升级主要包括三个升级包(BIP),即Schnorr Signature(BIP 340)、taproot(BIP 341)和tapscript(BIP 342)。以下是这些升级的详细信息。

1.施诺尔签名

Schnorr签名于2008年由德国数学家和密码学家Claus P.Schnorr首次提出。后来,区块链公司blockstream的密码学家Gregory Maxwell和Pieter wuille在2018年提出了一个名为MUSIG的Schnorr签名方案。该签名算法将用作比特币椭圆曲线数字签名算法(ECDSA)的替代方案。

Schnorr的工作原理类似于椭圆曲线数字签名,但它比ECDSA有更多的优点。最重要的一点是允许签名聚合,也就是说,可以将交易中涉及的多方“聚合”为单个Schnorr签名。这不仅可以减少签名所占用的数量,还可以使多重签名交易与网络上的任何其他交易无法区分,从而减少信息暴露,提高隐私性和安全性。

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在ECDSA签名中,可以从多重签名交易的签名中跟踪参与者的身份信息;在Schnorr签名中,无法从生成的单个签名查看原始单个签名信息。

此外,Schnorr签名算法使用与原始ECDSA签名相同的椭圆曲线secp256k1和哈希函数sha256,这确保了它可以与比特币当前的公钥-私钥生成机制兼容,只需进行最小的更改。

2、 主根

主根可以看作是mast(默克抽象语法树)的一个应用。Taproot在类似于mast的前提下运行,并将交易支出条件划分为默克树散列。但是,与原始比特币脚本逻辑相比,主根结构仅显示由Merkel根和支出条件的原始公钥组合生成的调整后的公钥。

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Taproot消耗条件的说明

在主根结构与Schnorr签名技术相结合后,比特币交易中的某些脚本可以隐藏,而不会暴露太多交易细节。只有当“非合作支出”(script1和script2)时,才需要披露mast的存在,并且只需要披露已执行的脚本。该解决方案不仅可以减少比特币交易量,还可以隐藏所有中间数据,保护用户隐私。

3、 磁带脚本

BiP 342是Schnorr和taproot的补充升级。它添加和更新一些操作码,这些操作码是指定要执行的操作的机器语言指令的一部分。BiP 342补充了BiP 341(taproot)中提出的比特币脚本结构的改进,允许批量验证Schnorr签名,并添加了新的操作代码以增强比特币的智能合约功能。

Taproot升级的影响

Taproot升级对比特币的重要影响主要体现在隐私和可扩展性上。

根据我们之前的介绍,总而言之,主根升级的主要技术概念是Schnorr Signature和mast。这两项升级可以直接提高当前比特币网络的安全性、隐私性和可扩展性。

让我们先看看Schnorr签名。我们前面提到,聚合签名可以使多签名事务在链中显示为正常的单签名事务,这使得多签名事务难以区分,单签名事务难以跟踪,这可以提高多签名用户的隐私性。根据p2sh.info的数据图表,多重签名的利用率正在快速增长。对于有多个标志要求的机构和普通用户,taproot升级将极大地优化使用体验。

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按p2sh地址类存储的比特币

此外,Schnorr签名减少了原始签名字节(Schnorr签名为64字节,而ECDSA签名为71-73字节),从而节省了事务共享空间。blockstream团队在2018年发表的《简单Schnorr多重签名与比特币应用》一文中提到,使用音乐可以为比特币网络节省巨大空间,从而增加比特币网络的潜在容量。(这仅包括使用多个签名的节省,而不包括密钥聚合可能带来的节省。)

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有无多重签名的比特币区块链规模

来源:简单的Schnorr多重签名,用于比特币

除了节省空间,Schnorr签名还可以批量验证。与逐个验证ECDSA相比,它大大节省了验证时间,可以提高交易处理效率,这可能意味着未来整个比特币网络中的交易可以变得更快、更便宜。

我们来谈谈桅杆。Mast被引入比特币区块链协议。Taproot通过改变其支出条件的结构和减少原始交易中冗长脚本的添加,减少了每个比特币交易的数据占用空间。通过与Schnorr签名技术相结合,可以进一步节省交易空间,并在一定程度上降低比特币网络中大多数交易的安全和隐私威胁。最后,这些对网络层面的潜在影响能否反映在市场表现中,并将比特币价格推高到一个新的纪录?这也是意料之中的。

综上所述,尽管比特币升级与以太坊之前升级的巨大势头相比有些相形见绌,但不可否认的是,Taproot升级的到来和影响值得比特币社区和比特币爱好者的关注。长期以来,区块链的容量扩张一直备受关注。就比特币和以太坊而言,这一问题尚未得到实质性解决。虽然比特币闪电网络的发展取得了进展,但与以太坊第2层相比,其总体效果很差。目前,以太坊也在进行ETH 2.0的转。tapro比特币的此次升级是比特币的一场及时雨,预计将增强其隐私和支付属性,并稳定和增强比特币在许多数字资产中的竞争力。

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