比特幣原生技術集成創新：解讀Taproot共識方案

2024年5月20日，一個新的比特幣Layer2開發團隊發布了技術黃皮書《Taproot共識：一種去中心化的BTC Layer2解決方案》。該方案充分利用了比特幣的原生技術，包括施諾爾籤名、MAST和SPV節點等，構建了一個完全去中心化的BTC Layer2解決方案。

這個方案被認爲是比特幣原生擴展技術的集大成者。它沒有對比特幣的代碼進行任何修改，而是巧妙地組合了幾項關鍵的比特幣技術，思路簡潔而結構精妙。

比特幣技術發展歷程

回顧比特幣的技術迭代史，有助於我們理解Taproot共識方案的誕生過程：

• 2008年10月31日：中本聰發表比特幣白皮書，提出了SPV（簡單支付驗證）概念。

• 2009年1月3日：比特幣創世區塊誕生。初始版本採用了橢圓曲線籤名技術（ECDSA），而非更適合的施諾爾籤名，這是因爲當時施諾爾籤名尚未開源。

• 2018年：比特幣核心開發者正式提議將施諾爾籤名引入比特幣網路。

• 2021年11月14日：比特幣完成Taproot升級，正式引入施諾爾籤名和MAST技術，開啓去中心化多籤新時代。

Taproot共識方案概述

Taproot共識方案融合了比特幣的Taproot技術（施諾爾籤名和MAST）、比特幣SPV輕節點以及BFT PoS共識機制，構建了一個去中心化且高度一致的Layer2網路。

該方案由三部分組成：

1. Schnorr+MAST：利用比特幣Taproot升級帶來的原生技術，實現去中心化的多籤管理。

2. Bitcoin SPV：允許在不運行全節點的情況下同步和驗證比特幣交易。

3. Aura+Grandpa：通用的BFT PoS共識協議，確保網路節點的高度一致性。

Taproot共識方案的運行原理

在這個系統中，每個驗證者持有用於施諾爾籤名的BTC私鑰。通過Musig2多籤名方案生成聚合公鑰，形成一個大型MAST樹。驗證者通過向MAST樹生成的門限籤名地址進行BTC轉帳和銘刻操作，實現BTC主網向Layer2網路提交數據的功能。

同時，每個驗證者作爲Bitcoin SPV輕節點，能夠安全且無需許可地同步BTC網路狀態。Layer2網路通過將比特幣SPV節點網路與Aura+Grandpa融合，實現了真正的去中心化管理。

與其他BTC Layer2方案的對比

相比於基於tBTC協議的Mezo項目，Taproot共識方案採用了更先進的設計。Mezo仍然依賴9人籤名的多籤網路，而Taproot共識方案通過結合施諾爾籤名、MAST、比特幣SPV輕節點以及BFT PoS共識機制，構建了一個高度一致且安全的去中心化Layer2擴展方案。

結語

Taproot共識方案展示了一個完全基於比特幣原生技術構建的二層解決方案。它不僅繼承了比特幣的技術理念，還創新性地組合了比特幣歷次升級帶來的新技術。隨着比特幣生態的發展，這種真正去中心化的二層解決方案有望在未來發揮重要作用。