比特币的最新升级如何提高其隐私性和可扩展性？

即使您是加密货币的早期采用者，您也可能没有听说过比特币有这么多重大升级。

原因很简单。 比特币目前是世界上运行时间最长的顶级加密货币，拥有当今可用的最具弹性的计算机网络，其正常运行时间接近 99.99%，并且在其整个历史中只有两次停机（总持续时间不到 15 小时）。

因此，比特币开发者必须确保他们推出的升级在经过多轮严格测试后是 100% 稳定的。 这样，他们就可以避免对 BTC 社区造成严重后果。

想象一下代码中的缺陷允许黑客双花 BTC 或破坏大部分网络的情况。 这将对比特币乃至整个加密货币行业造成无法弥补的损害。

因此，在一次比特币升级后，通常需要数年时间才能进行另一次比特币升级。 网络上一次经历重大变化是在 2017 年 8 月，当时矿工激活了隔离见证 (SegWit)，这是一种允许数据更有效地存储在链上的解决方案。 然而，这引发了社区的激烈争论，导致了比特币现金的链分叉和硬分叉。

此外，由于 BTC 的特点是庞大的社区——包括数百万最终用户、矿工、投资者、企业和开发者——因此很难就升级建议达成共识。

也就是说，这一次，似乎大多数比特币网络参与者都同意推出名为 Taproot 的新升级，最近在矿工中达到了 90% 的关键共识水平。

Taproot 有望提高 BTC 交易的隐私性，降低转账费用，提供更大的灵活性，并增强区块链的可扩展性。

但什么是 Taproot 以及它是如何工作的？

什么是 Taproot 升级？ 这次升级对比特币有什么好处？

Taproot 是计划在 709,632 区块进行的软分叉，预计将于 2021 年 11 月 14 日左右发生。

Taproot 最初由比特币核心贡献者（前 CTO）Gregory Maxwell 在 2018 年提出，它将 BTC 目前的 ECDSA 数字签名算法更改为 Schnorr（稍后会详细介绍）。

简单地说比特币早期交易付款不给私钥，通过这样做，可以将复杂的签名（例如，需要多个签名的交易）组合起来。 因此，复杂交易看起来与标准（用户对用户）比特币交易相同，这增加了参与者的隐私。

此外，将交易中的许多签名组合成一个签名（而不是将它们单独包含在一个块中）减少了需要在区块链上传输和存储的数据量。

由于更高效的数据存储，比特币每秒将能够处理更多的交易（TPS），而在 Taproot 升级后，复杂的传输成本有望降低。

有趣的是，由于当前的数字签名算法将发生变化，预计 Taproot 升级将在 11 月与新的 Schnorr 算法一起实施。

主根如何工作？

现在，您了解了 Taproot 的基础知识以及升级对比特币意味着什么。

接下来，我们将深入探讨我们的主题，看看 Taproot 将如何改变网络上的数字签名。

数字签名、P2SH、ECDSA

为了更好地理解我们的主题，回顾一下比特币网络交易的一些基本知识是至关重要的。

您可能已经知道，加密货币使用公钥密码术（因此得名），其中每个人都有两个密钥：私钥和公钥。

虽然您可以共享您的公钥以从他人那里接收资金，但私钥用于对交易进行数字签名（以及访问资金和恢复钱包）。

数字签名在比特币生态系统中起着至关重要的作用，因为它们可以证明您对数字货币的所有权并允许您使用它。

这就是脚本发挥作用的地方。

实际上，加密货币网络中的所有硬币都被“锁定”在一个脚本中，脚本是指交易中包含的几行代码，然后锁定在区块链上（在矿工确认后）。

比特币网络中的脚本决定了参与者在下一次交易中如何使用他们的比特币。 最简单的条件是通过使用您的私钥对传输进行数字签名来证明您对硬币的所有权。

然而，在比特币生态系统中，存在比简单的用户到用户余额转移更复杂的交易，其特点是更复杂的支出条件。

这方面的例子包括时间锁和多重签名交易。 前者允许用户在特定日期或区块高度后花费他们的硬币，而多重签名要求交易必须由一组预定的（私钥）签名，授权由一定数量的私钥（例如五个签名）签署传输需要三个签名才能成功地将 BTC 从多重签名钱包发送给收件人）。

简而言之，多重签名交易用于多方共同控制资金的钱包中，以分担风险并提高安全性。 例如，AAX 在其强大的钱包系统中使用多重签名技术来消除单点故障并确保客户的资金安全。

当谈到比特币交易时，开发人员可以结合不同的条件来创建和部署复杂的智能合约（各方之间自动执行预先商定规则的自动执行数字协议）。

例如，如果满足以下任何条件，则可以使用多重签名钱包中的 BTC。

双方用自己的私钥签署交易

两天后，其中一方提供了一个秘密号码

两个私钥之一用于在区块高度 690,000 之后签署交易

从 2012 年开始，当比特币网络中的一种交易和地址支付哈希 (P2SH) 开始实施时，包含支出条件的脚本被保密。 而不是整个脚本，只有它的散列（一长串数字）在公共分类账上可见。

然而，当发送方满足执行交易和花费 BTC 的条件之一时，它会泄露整个脚本及其包含的所有数据。 这包括满足和未满足的所有条件，网络参与者可以使用脚本的初始哈希轻松地在区块链上进行审核。

如您所见，这可能会给发件人带来一些隐私问题，因为任何人都可以分析脚本的哈希值以查看其中的条件，这也可能会泄露钱包类型等敏感信息。

除了源自 P2SH 的隐私问题外，比特币还面临进一步的匿名性和效率相关问题，因为其当前的数字签名算法称为椭圆曲线数字签名算法 (ECDSA)，最初由中本聪实现。

简单来说，ECDSA 的主要问题是每个与交易相关的签名都是单独包含的（例如，如果一笔转账中有 15 个签名，则将所有 15 个签名一一包含）。

这样做会增加多重签名和其他复杂交易类型的规模。 而且，由于规模的增长，转移中包含的签名越多，成本就越高。

此外，由于这些复杂的交易后来被矿工处理成区块并记录在区块链上，因此由于数据使用量增加，它们会减慢网络速度并降低其效率。

最重要的是，由于在交易中一个接一个地添加多个签名，网络参与者——可能包括从区块链分析师和标准用户到恶意个人的一切——可以轻松地发现多重签名交易、智能合约和其他复杂交易。 转移。

例如，对于像 CoinJoin 这样的混币器来说，这是一个重大问题，它允许用户在转移 BTC 时实现更高级别的隐私。

然而，由于 ECDSA 算法，CoinJoin 交易在区块链上的表现与标准交易不同，ECDSA 算法为分析师提供了识别它们的能力，从而使此类传输的大部分隐私功能无法使用。

将这一点与 P2SH 的缺点相结合，可以轻松识别多义交易并了解资金花费的条件以及有关发送方的潜在详细信息。

施诺尔

Schnorr 是以德国著名数学家、密码学家 Claus P. Schnorr 的名字命名的，它是一种利用线性数学聚合签名的数字签名算法。

也就是说，与 ECDSA 算法不同，Schnorr 数字签名是线性的。

因此，所有签名及其对应的公钥都可以聚合成一个门限签名和门限公钥。

因此，一笔多重签名交易只需要包含一个公钥和一个签名（而不是多个），这使得它们在数据存储方面比 ECDSA 更便宜、更高效。 由于比特币区块链上的负载减少，它将能够每秒处理更多的交易。

最重要的是，Schnorr 的聚合签名和公钥看起来与标准签名完全一样，这使得比特币网络中的多义交易与其他交易无法区分，增加了用户隐私。

最重要的是，Schnorr 算法允许开发人员在交易方面获得更多功能。

直根

借助 Schnorr，可以将签名及其相应的公钥组合在一起，从而允许多重签名和其他复杂交易像正常交易一样出现在比特币区块链上。

使用 Schnorr，Taproot 建立在 Merkelized Abstract Syntax Tree (MAST) 的基础上，并进一步保护隐私。 简单来说，在多义交易的情况下，MAST 只显示花费 BTC 后满足的条件。

与其他基于 MAST 的结构一样，Taproot 包含一个称为合作关闭的条件，所有参与者都同意一个结果，共同签署多义交易并结算。

当满足合作关闭条件时，所有参与者结合他们的公钥和数字签名。 之后，他们在修改阈值密钥和签名的脚本的帮助下一起使用硬币。

在这种情况下，多亏了 Taproot 和 Schnorr，多义交易将看起来像正常交易，而不会透露任何条件或脚本本身。

但是当满足另一个条件时（当玩家无法相互合作时）会发生什么？

在这种情况下，未修改的阈值公钥和调整它的脚本会在区块链上显示，以证明如果满足其中一个替代条件，则可以使用交易中包含的硬币。

也就是说，在所有参与者合作的正常情况下，Taproot 可以完全隐藏交易的复杂元素，并将其伪装成普通人。

Taproot：自 SegWit 以来最重要的比特币升级

Taproot 显然是自 2017 年 8 月推出 SegWit 以来最重要和最受期待的网络升级。

这是有充分理由的。

与SegWit一样，Taproot用Schnorr替代了目前的ECDSA算法比特币早期交易付款不给私钥，将多个签名批量化为一个签名，使得数据在区块链上的存储更加高效。

虽然这使得复杂的交易——例如多重签名传输、（第二层）闪电操作、计时器和智能合约——变得更便宜，但它也使比特币能够提高其可扩展性和吞吐量。

此外，由于 Taproot 隐藏了支出条件，同时使复杂交易与其他交易无法区分，因此它增强了网络参与者的隐私。

不过，必须注意的是，Taproot 不会使比特币交易匿名，因为发送者和接收者的 BTC 地址仍然可以公开审计。 相反，它会在一定程度上增加网络内部的隐私。

虽然比特币很少推出重大升级，因为它需要确保其网络的最大稳定性，但去中心化金融领域正在进行许多实验，其中一小部分可能会失败。

然而，最好的——那些经过无数次测试和尝试的——可能会成为成熟的 BTC 功能，或者至少是比特币进一步分层的重要组成部分。

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