比特币原生扩展技术的集大成者：解读 Taproot Consensus 技术

2024 年 5 月 20 日，一个比特币 Layer2 开发团队正式发布了技术黄皮书《Taproot Consensus：一种去中心化的 BTC Layer2 解决方案》。该黄皮书详细描述了 Taproot Consensus 的实现方式，以及如何结合施诺尔签名、MAST、比特币 SPV 节点等比特币原生技术来构建完全去中心化的 BTC Layer2 解决方案。

Taproot Consensus 方案是比特币原生扩展技术的集大成之作。它没有对比特币的代码进行任何修改，而是充分利用比特币的几大原生技术进行了创新组合，思路简洁，结构巧妙。在解读黄皮书之前，有必要回顾一下比特币的技术发展历程，以便理解 Taproot Consensus 是如何从比特币的发展脉络中脱胎而出的。

比特币技术发展里程碑

2008 年 10 月 31 日，中本聪发表了比特币白皮书，提出了完整的比特币技术实现方案。白皮书中提到了 SPV（简单支付验证）解决方案，这是一种不需要运行全节点就能验证支付的技术。

2009 年 1 月 3 日，中本聪挖出了比特币创世区块，标志着比特币正式诞生。在最初的代码中，中本聪使用了椭圆曲线签名技术（ECDSA），而非更适合比特币的施诺尔签名技术，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，施诺尔签名正式纳入比特币网络，开启了去中心化多签时代。Taproot 升级还引入了 MAST（默克尔抽象语法树），使比特币具备了类似智能合约的功能。

施诺尔签名和 MAST 的结合，使得比特币可以通过代码指令驱动去中心化多签网络，为比特币二层网络的发展奠定了基础。

Taproot Consensus 解决方案概述

Taproot Consensus 技术黄皮书指出，由于比特币网络的非图灵完备性质，无法直接实现类似以太坊 Rollup 的 Layer2 扩展方案。因此，Taproot Consensus 将比特币的 Taproot 技术（Schnorr 签名和 MAST）、比特币 SPV 轻节点以及 BFT PoS 共识机制融合在一起，构建出了一个去中心化且高度一致的 Layer2 网络。

Taproot Consensus 架构详解

Taproot Consensus 由 Schnorr+MAST、Bitcoin SPV 和 Aura+Grandpa 三部分组成：

1. Schnorr+MAST：实现比特币的去中心化多签管理，由二层网络共识驱动。

2. Bitcoin SPV：实现与比特币一层的状态同步。

3. Aura+Grandpa：一种通用的拜占庭容错 PoS 共识协议，确保网络节点的高度一致性。

在该系统中，每个验证者持有用于 Schnorr 签名的 BTC 私钥。通过 Musig2 多签名方案生成的聚合公钥，形成了一个大型 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 主网向二层网络提交数据的功能。同时，每个验证者都作为 Bitcoin SPV 轻节点，能够安全且无许可地同步 BTC 网络状态。

与其他方案的比较

黄皮书还详细解释了 Musig2 的实现过程，以及与其他 BTC Layer2 项目（如 Mezo）的区别。Mezo 基于 tBTC 协议，利用比特币多签构建门限签名网络。然而，tBTC 仍需要人工签名。

相比之下，Taproot Consensus 将多签网络与 BFT PoS 共识机制相结合，实现了真正的去中心化。这种设计不仅提升了比特币网络的扩展性和可用性，还确保了二层网络的安全性和一致性。

结语

Taproot Consensus 技术黄皮书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。它不仅尊重和继承了比特币的技术方向，还结合了比特币历次升级带来的技术进行创新。随着比特币生态的不断发展，这种真正去中心化的二层解决方案将在未来发挥重要作用。