比特币原生拓展技术的集大成：Taproot Consensus 技术解析

2024年5月20日，比特币Layer2开发团队正式发布了技术黄皮书《Taproot Consensus：一种去中心化的BTC Layer2解决方案》。该黄皮书详细描述了Taproot Consensus的实现方式，以及如何结合施诺尔签名、MAST、比特币SPV节点等比特币原生技术来构建完全去中心化的BTC Layer2解决方案。

Taproot Consensus方案是对比特币原生拓展技术的集大成。它没有对比特币的代码进行任何修改和增减，而是充分利用比特币的几大原生技术进行了创新性组合，思路简洁，结构巧妙。

比特币技术发展回顾

2008年10月31日，中本聪发表《比特币：一种点对点的电子现金系统》论文，提出了比特币的完整技术实现方式。论文中提到了SPV（简单支付验证）解决方案，这是一种不需要运行全节点就能验证支付的技术。

2009年1月3日，比特币创世区块诞生。中本聪在代码中使用了椭圆曲线签名技术（ECDSA），而非当时仍在专利保护期的施诺尔签名技术。

2018年，比特币核心开发者正式提出将施诺尔签名引入比特币网络的建议。

2021年11月14日，比特币完成Taproot升级，正式引入施诺尔签名和MAST（默克尔抽象语法树）技术。这使得比特币能够实现更复杂的多重签名和智能合约功能。

Taproot Consensus方案概述

Taproot Consensus方案结合了比特币的Taproot技术（施诺尔签名和MAST）、比特币SPV轻节点以及BFT PoS共识机制，构建了一个去中心化且高度一致的Layer2网络。

该方案由三部分组成：

1. Schnorr+MAST：实现比特币的去中心化多重签名管理，通过代码驱动而非人工签名。

2. Bitcoin SPV：允许在不运行全节点的情况下同步和验证比特币交易。

3. Aura+Grandpa：一种通用的BFT PoS共识协议，确保网络节点的高度一致性。

Taproot Consensus运行原理

在该系统中，每个验证者持有用于施诺尔签名的BTC私钥。通过Musig2多签名方案生成的聚合公钥形成一个大型MAST树。验证者通过向MAST树生成的门限签名地址进行BTC转账和铭刻操作，实现BTC主网向Layer2网络提交数据的功能。

同时，每个验证者作为Bitcoin SPV轻节点，能够安全且无许可地同步BTC网络状态。Layer2网络（如BEVM）运行比特币SPV节点网络，实现与比特币一层的数据状态同步。为确保二层网络的安全可信，将比特币SPV节点网络与Aura+Grandpa融合，使其具备BFT共识层面的安全级别。

与其他BTC Layer2解决方案的比较

相比于基于tBTC协议的Mezo项目，Taproot Consensus采用了更先进的设计。Mezo仍然依赖9人签名的多签人网络，而Taproot Consensus通过结合施诺尔签名、MAST、比特币SPV轻节点以及BFT PoS共识机制，构建了一个高度一致性和安全的去中心化Layer2扩展方案。

这种融合不仅提升了比特币网络的扩展性和可用性，还确保了Layer2网络的安全性和一致性。

结语

Taproot Consensus方案展现了一个完全基于比特币原生技术构建的二层解决方案。它尊重并继承了比特币的技术方向，同时结合比特币升级带来的新技术进行创新，代表了比特币原生拓展技术的集大成。

随着比特币生态的不断发展，真正去中心化的比特币二层解决方案将成为比特币生态发展的必经之路，而Taproot Consensus这种解决方案有望在未来发挥重要作用。