比特币原生技术集成创新：解读Taproot共识方案

2024年5月20日，一个新的比特币Layer2开发团队发布了技术黄皮书《Taproot共识：一种去中心化的BTC Layer2解决方案》。该方案充分利用了比特币的原生技术，包括施诺尔签名、MAST和SPV节点等，构建了一个完全去中心化的BTC Layer2解决方案。

这个方案被认为是比特币原生扩展技术的集大成者。它没有对比特币的代码进行任何修改，而是巧妙地组合了几项关键的比特币技术，思路简洁而结构精妙。

比特币技术发展历程

回顾比特币的技术迭代史，有助于我们理解Taproot共识方案的诞生过程：

• 2008年10月31日：中本聪发表比特币白皮书，提出了SPV（简单支付验证）概念。

• 2009年1月3日：比特币创世区块诞生。初始版本采用了椭圆曲线签名技术（ECDSA），而非更适合的施诺尔签名，这是因为当时施诺尔签名尚未开源。

• 2018年：比特币核心开发者正式提议将施诺尔签名引入比特币网络。

• 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技术，开启去中心化多签新时代。

Taproot共识方案概述

Taproot共识方案融合了比特币的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：利用比特币Taproot升级带来的原生技术，实现去中心化的多签管理。

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：通用的BFT PoS共识协议，确保网络节点的高度一致性。

Taproot共识方案的运行原理

在这个系统中，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，能够安全且无需许可地同步BTC网络状态。Layer2网络通过将比特币SPV节点网络与Aura+Grandpa融合，实现了真正的去中心化管理。

与其他BTC Layer2方案的对比

相比于基于tBTC协议的Mezo项目，Taproot共识方案采用了更先进的设计。Mezo仍然依赖9人签名的多签网络，而Taproot共识方案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且安全的去中心化Layer2扩展方案。

结语

Taproot共识方案展示了一个完全基于比特币原生技术构建的二层解决方案。它不仅继承了比特币的技术理念，还创新性地组合了比特币历次升级带来的新技术。随着比特币生态的发展，这种真正去中心化的二层解决方案有望在未来发挥重要作用。