比特币在2021年11月12日区块709,632上激活了Taproot升级，这可不是一次小打小闹的版本更新。从核心层面看，它给比特币带来了交易隐私、网络扩展性和脚本灵活性上的显著提升。如果你对“比特币还能怎么升级”有点好奇，下面这段内容应该能帮你理清脉络。

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Taproot 是什么？

Taproot 是比特币在2021年11月上线的一项重大协议升级，核心目标很明确：提升交易隐私、增强网络扩展性，并让脚本变得更灵活。和以往那些更新不同，Taproot 引入了一种叫 Schnorr 签名 的新型签名算法，同时对脚本结构做了强化。它能让复杂交易在区块链上看起来跟普通交易几乎一模一样——这不仅是隐私上的进步，也为构建更复杂的应用场景（比如智能合约）打下了基础。

Taproot、Ordinal 和 Inscription

从2023年初开始，Taproot 在比特币圈子里引发了不少争议。原因在于，开发者开始用它往区块链里塞非交易数据——比如 ordinal、铭文，以及以NFT形式出现的图像。这到底对网络长期发展好不好？观点分歧很大。好处是给矿工带来了额外收入，坏处是普通用户使用区块链的成本也提高了。它把网络的主要用途从纯粹的货币功能扩展到了其他领域，但其中很大一部分扩展跟反赌有关，一些用户对为此买单并不买账。

实际上，在 Taproot 之前，往区块链里加非交易数据就已经可以做到，只是更困难、更昂贵。如果根本做不到，那对比特币的影响就严重了。

Taproot 升级包含哪些内容？

Taproot 升级由三个比特币改进提案（BIPs）组成，分别定义了比特币协议的三项不同升级：

• Schnorr 签名（BIP 340）
• Taproot（BIP 341）
• Tapscript（BIP 342）

这三个升级合起来就叫 Taproot 升级，业内通常统称为 BIP Taproot。它们引入了一套更高效、更灵活、更私密的比特币转账方式。

Schnorr 签名 - BIP 340

作为 Taproot 升级的一部分，BIP 340 把 Schnorr 签名带到了比特币里。Schnorr 签名带来的好处包括更好的隐私、更低的费用，以及更灵活的多重签名功能。这个 BIP 还规定了 Schnorr 公钥和签名在比特币中的编码方式：Schnorr 公钥长度为32字节，而 ECDSA 公钥是33字节；Schnorr 签名长度为64字节，ECDSA 签名则是71-72字节（含sighash标志）。这些空间上的节省，直接体现在采用 Taproot 的用户能省下的手续费上。

Taproot - BIP 341

BIP 340 定义了生成和编码 Schnorr 签名及公钥的规范，而 BIP 341 则定义了比特币协议如何集成这些签名。具体来说，比特币脚本必须更新才能支持 Schnorr 签名。Taproot 还集成了默克尔化替代脚本树（MAST），允许用户把输出锁定到多个脚本上。

关键事实：付款到 Taproot 输出是版本1 SegWit 输出，所有 Taproot 交易都是 SegWit 交易。

付款到 Taproot（P2TR）

Taproot 还引入了一种新的脚本类型——也就是一种新的比特币花费方式。付款到 Taproot（P2TR）允许用户支付给 Schnorr 公钥 或 各种其他脚本的 Merkle 根。借助这种新脚本类型，用户可以创建一个未花费交易输出（UTXO），它既可以被私钥持有者解锁，也可以被满足 Merkle 树中任意脚本条件的人解锁并花费。

密钥聚合

Schnorr 的密钥聚合功能正是实现这种灵活性的关键。当比特币发送到 P2TR 输出时，它被锁定到一个名为 Q 的单个公钥。但这个公钥 Q 实际上是由公钥 P 和另一个公钥（由许多其他脚本的 Merkle 根形成）聚合而成的。因此，可以使用 Merkle 树中的任何替代脚本来花费这个输出。

付款到 Taproot（P2TR）允许用户将比特币发送到公钥或其选择的多个脚本。这既保护了区块链上的隐私，也节省了空间。

这种设计让用户在花费时可以选择复杂的、任意的脚本，或者简单的付款到公钥功能——而不是在接收时做选择。同时，所有 Taproot 输出看起来都一样。因为多重签名输出、单签名输出和其他复杂的智能合约在区块链上外观一致，许多链分析启发式方法就失效了，从而为所有 Taproot 用户提供了隐私保护。

Tapscript - BIP 342

为了支持 P2TR 交易，BIP 342 添加并更新了几个操作码。这些新脚本用于验证 Taproot 花费和 Schnorr 签名，它们统称为 Tapscript。Tapscript 的设计目标就是最大化 P2TR 花费的未来灵活性，为后续升级留出空间。

Taproot 的好处

Taproot 升级为采用它的用户，甚至不采用的用户，带来了不少好处。Schnorr 签名在隐私和安全方面贡献显著，而 Taproot 和 Tapscript 也有各自的优势。

空间节省

大多数 Taproot（P2TR）输出在区块链上占用的空间比普通 P2PKH 输出少，但比 P2WPKH 输出稍大。这主要是因为 P2TR 输出直接把比特币锁定到公钥，而不是公钥的哈希值。所以发送到 Taproot 输出会稍微贵一点——公钥占的空间比哈希值大。但花费 Taproot 输出要便宜得多，因为公钥已经包含在 scriptPubKey 里，不需要再包含在脚本见证中。此外，Taproot 定义的 Schnorr 公钥和签名编码方案比 ECDSA 版本更短，进一步节省了费用。

隐私好处

Taproot 的隐私影响可能是这次升级中最关键的部分。通过引入 Schnorr 签名和密钥聚合，多重签名合同不再与单签名合同有什么区别，所有 Taproot 用户都能获得隐私保护。

关键事实：由于闪电网络依赖 2-of-2 多重签名，Taproot 使得分辨哪些交易创建了闪电通道变得不可能。

MAST 的集成也带来了重要的隐私好处。如上所述，Taproot 允许比特币同时锁定到多个脚本。但花费时，用户不需要透露所有可能解锁的脚本——只需要展示他们实际使用的那个。在大多数情况下，Taproot 用户会使用付款到公钥选项，这样他们就能把备用方案保留在私密状态。

安全升级

在技术和理论层面，Schnorr 签名被认为比 ECDSA 更安全，因为 Schnorr 签名可以用更少的假设来证明其安全性。和所有椭圆曲线密码方案一样，ECDSA 和 Schnorr 都依赖离散对数问题难解的假设。但 ECDSA 为了安全性还额外依赖了其他假设。当然，在比特币存在的这些年里，ECDSA 还没出现过系统性被攻破的案例。不过，Schnorr 签名消除了 ECDSA 签名可能存在的任何签名可塑性——虽然 SegWit 升级已经解决了交易可塑性问题，但 ECDSA 签名的可塑性依然存在。

Taproot 启用了 Taro 协议

Taro 是一个由 Taproot 驱动的协议，允许用户在比特币区块链和闪电网络上发行资产。通过以 Taproot 为中心的设计，这种资产发行可以比以往更私密、更可扩展——这是以前尝试在比特币上发行其他资产时没能做到的。Taro 由闪电实验室在2022年4月提出。它利用 Taproot 将资产元数据嵌入到现有交易输出中，Schnorr 签名则用于提高简单性和可扩展性。Taro 这个名字是“Taproot 资产表示叠加”的首字母缩写，可以说，没有 Taproot，这个升级就不可能实现。

Taproot 激活

比特币的升级通常从开发者社区讨论开始。提案正式化后，会分配一个 BIP 编号。在代码编写、审查、测试和合并之后，比特币节点运营者需要决定如何以及何时激活升级。Schnorr、Taproot 和 Tapscript 升级在2020年1月分别被分配了 BIP 340、341 和 342，从那以后一直在讨论和开发中。到2020年底，所有三个升级的代码实现已经完成，经过测试、审查并合并到了比特币核心中。

2021年5月，超过90%的矿工表示支持 Taproot 激活。最终，BIP 340、341 和 342 在2021年11月12日的第709,632个区块上被激活并强制执行。比特币社区有几种激活升级的方法，他们选择了一条路径并执行了。

比特币激活路径

BIP 8 和 BIP 9 是两种流行的激活方法。两者都从调查矿工支持度开始——如果绝大多数矿工通过在他们挖出的区块中写入消息来表示支持，升级就会被激活。区别在于矿工支持不足时如何处理：BIP 9 规定升级不应进行，而 BIP 8 规定升级应在延迟期后强制激活。在 Taproot 激活的背景下，这两个提案的变体都曾被提出。但比特币社区对 Taproot 的支持是压倒性的，几乎没有任何批评。因此，具体的激活路径其实并不重要。

小结

• Taproot 是比特币的一次升级，引入了多项新功能。
• 它把 Schnorr 数字签名方案集成到比特币中，升级了核心密码学。
• 在 SegWit 升级的基础上，进一步提高了比特币的隐私性并降低了交易费用。
• 通过改革比特币的脚本语言，使未来的比特币升级更加容易。