比特幣原生拓展技術的集大成：Taproot Consensus 技術解析

2024年5月20日，比特幣Layer2開發團隊正式發布了技術黃皮書《Taproot Consensus：一種去中心化的BTC Layer2解決方案》。該黃皮書詳細描述了Taproot Consensus的實現方式，以及如何結合施諾爾籤名、MAST、比特幣SPV節點等比特幣原生技術來構建完全去中心化的BTC Layer2解決方案。

Taproot Consensus方案是對比特幣原生拓展技術的集大成。它沒有對比特幣的代碼進行任何修改和增減，而是充分利用比特幣的幾大原生技術進行了創新性組合，思路簡潔，結構巧妙。

比特幣技術發展回顧

2008年10月31日，中本聰發表《比特幣：一種點對點的電子現金系統》論文，提出了比特幣的完整技術實現方式。論文中提到了SPV（簡單支付驗證）解決方案，這是一種不需要運行全節點就能驗證支付的技術。

2009年1月3日，比特幣創世區塊誕生。中本聰在代碼中使用了橢圓曲線籤名技術（ECDSA），而非當時仍在專利保護期的施諾爾籤名技術。

2018年，比特幣核心開發者正式提出將施諾爾籤名引入比特幣網路的建議。

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（默克爾抽象語法樹）技術。這使得比特幣能夠實現更復雜的多重籤名和智能合約功能。

Taproot Consensus方案概述

Taproot Consensus方案結合了比特幣的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：實現比特幣的去中心化多重籤名管理，通過代碼驅動而非人工籤名。

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：一種通用的BFT PoS共識協議，確保網路節點的高度一致性。

Taproot Consensus運行原理

在該系統中，每個驗證者持有用於施諾爾籤名的BTC私鑰。通過Musig2多籤名方案生成的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，能夠安全且無許可地同步BTC網路狀態。Layer2網路（如BEVM）運行比特幣SPV節點網路，實現與比特幣一層的數據狀態同步。爲確保二層網路的安全可信，將比特幣SPV節點網路與Aura+Grandpa融合，使其具備BFT共識層面的安全級別。

與其他BTC Layer2解決方案的比較

相比於基於tBTC協議的Mezo項目，Taproot Consensus採用了更先進的設計。Mezo仍然依賴9人籤名的多籤人網路，而Taproot Consensus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性和安全的去中心化Layer2擴展方案。

這種融合不僅提升了比特幣網路的擴展性和可用性，還確保了Layer2網路的安全性和一致性。

結語

Taproot Consensus方案展現了一個完全基於比特幣原生技術構建的二層解決方案。它尊重並繼承了比特幣的技術方向，同時結合比特幣升級帶來的新技術進行創新，代表了比特幣原生拓展技術的集大成。

隨着比特幣生態的不斷發展，真正去中心化的比特幣二層解決方案將成爲比特幣生態發展的必經之路，而Taproot Consensus這種解決方案有望在未來發揮重要作用。