比特幣原生技術集大成者：Taproot Consensus技術方案解析

2024年5月20日，BEVM開發團隊正式發布了名爲《Taproot Consensus：一種去中心化的BTC Layer2解決方案》的技術黃皮書。該文詳細闡述了Taproot Consensus的實現方式，以及如何結合施諾爾籤名、MAST、比特幣SPV節點等比特幣原生技術來構建完全去中心化的BTC Layer2解決方案。

Taproot Consensus方案是對比特幣原生拓展技術的集大成。它沒有對比特幣的代碼進行任何修改，而是充分利用了比特幣的幾大原生技術進行創新組合，思路簡潔，結構巧妙。

爲了更好地理解Taproot Consensus的發展脈絡，我們需要回顧一下比特幣的技術迭代歷程。

比特幣技術演進史

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，首次完整提出了比特幣的技術實現方式。論文中提到了SPV（簡單支付驗證）解決方案，這是一種無需運行全節點就能驗證支付的技術手段。

2009年1月3日，中本聰挖出了創世區塊，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等人正式提議將施諾爾籤名引入比特幣網路。

2021年11月14日，比特幣完成Taproot升級，正式引入施諾爾籤名，開啓了去中心化多籤時代。Taproot升級還引入了MAST（默克爾抽象語法樹），使比特幣具備了類似智能合約的功能。

施諾爾籤名與MAST的結合，使得比特幣能夠通過代碼指令驅動去中心化的多籤網路，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技術黃皮書指出，由於比特幣網路的非圖靈完備性質，無法直接實現類似以太坊Rollup的Layer2擴展方案。比特幣的腳本合約層僅能進行簡單的轉帳操作，不支持復雜的智能合約功能。因此，Taproot Consensus的目標是利用比特幣現有能力，構建一個完全去中心化的比特幣二層擴展方案。

Taproot Consensus融合了比特幣的Taproot技術（包括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。

Taproot Consensus架構詳解

Taproot Consensus由Schnorr+MAST、Bitcoin SPV和Aura+Grandpa三部分組成。

Schnorr+MAST利用比特幣Taproot升級帶來的原生技術，實現了比特幣的去中心化多籤管理，且可通過比特幣代碼驅動而非人工籤名。

Bitcoin SPV是中本聰提出的簡單支付驗證方式，使Taproot Consensus能在完全去中心化的環境下同步BTC狀態。

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多籤名方案生成的聚合公鑰Pagg形成了一個大型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網路提交數據的功能。同時，每個驗證者作爲Bitcoin SPV輕節點，能夠安全且無許可地同步BTC網路狀態。

技術細節與創新

除了基本框架，Taproot Consensus黃皮書還詳細解釋了施諾爾籤名、MAST、比特幣SPV輕節點、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的資料。

黃皮書還闡述了Musig2的實現過程，以及與Mezo等知名BTC Layer2項目的區別。與基於tBTC協議的Mezo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，構建了一個高度一致性和安全的去中心化Layer2擴展方案。

總結

BEVM團隊的技術黃皮書全面描述了Taproot Consensus的實現方案和技術細節，展示了一個完全基於比特幣原生技術構建的二層解決方案。Taproot Consensus不僅繼承了比特幣的技術方向，還結合了比特幣歷次升級帶來的技術進行創新，代表了比特幣原生拓展技術的集大成。

隨着比特幣生態的發展，真正去中心化的比特幣二層解決方案將成爲必然趨勢，Taproot Consensus這類解決方案有望在未來發揮重要作用。