比特幣技術演進及Taproot Consensus解決方案

比特幣技術發展歷程

2008年10月31日，中本聰發表了《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案。論文第八章中提到了SPV (Simple Payment Verification) 簡單支付驗證技術，無需運行全節點即可驗證支付。

2009年1月3日，中本聰在赫爾辛基的一臺小型服務器上挖出創世區塊，標志着比特幣正式誕生。比特幣最初採用了橢圓曲線籤名技術(ECDSA)，而非更適合的施諾爾籤名技術，主要是因爲當時施諾爾籤名尚未開源。

2018年，比特幣核心開發者Gregory Maxwell等人正式提出將施諾爾籤名引入比特幣網路的提案。

2021年11月14日，比特幣完成Taproot升級，正式納入施諾爾籤名，開啓去中心化多籤新時代。Taproot升級還引入了MAST(Merkelized Abstract Syntax Trees)技術，使比特幣具備類似智能合約的功能。

施諾爾籤名和MAST的結合，可實現由比特幣代碼指令驅動的去中心化多籤網路，爲比特幣二層網路的發展奠定了基礎。

Taproot Consensus解決方案概述

Taproot Consensus方案融合了比特幣的Taproot技術(Schnorr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。

該方案認識到比特幣網路的非圖靈完備性限制了直接實現類似以太坊Rollup的Layer2擴展。因此，Taproot Consensus不在比特幣一層網路上做文章，而是利用比特幣現有能力構建完全去中心化的二層擴展方案。

Taproot Consensus架構詳解

Taproot Consensus由三個主要部分組成：Schnorr+MAST、Bitcoin SPV和Aura+Grandpa。

Schnorr+MAST實現比特幣的去中心化多籤管理，由二層網路共識驅動代碼執行。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，實現與比特幣一層的狀態同步。Aura+Grandpa是實現拜佔庭容錯的高級PoS共識協議，確保網路節點的高度一致性。

在BEVM系統中，每個驗證者持有用於Schnorr籤名的BTC私鑰。通過Musig2多籤名方案生成聚合公鑰Pagg，形成大型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BEVM網路提交數據。同時，每個驗證者作爲Bitcoin SPV輕節點，安全無許可地同步BTC網路狀態。

技術細節與創新

Taproot Consensus黃皮書詳細解釋了施諾爾籤名、MAST、比特幣SPV輕節點和Aura+Grandpa等技術的實現細節，爲學習比特幣最新技術提供了全面資料。

與基於tBTC協議的Mezo項目相比，Taproot Consensus採用了更先進的設計。通過結合Schnorr籤名、MAST、比特幣SPV輕節點以及Aura和Grandpa拜佔庭容錯共識機制，構建了高度一致性和安全的去中心化Layer2擴展方案，不僅提升了比特幣網路的擴展性和可用性，還確保了BEVM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。它不僅尊重和繼承了比特幣的技術方向，還進行了創新性的技術組合，代表了比特幣原生擴展技術的集大成。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將在比特幣生態中發揮重要作用。