比特币技术演进及Taproot Consensus解决方案

比特币技术发展历程

2008年10月31日，中本聪发表了《比特币：一种点对点的电子现金系统》论文，提出了比特币的完整技术实现方案。论文第八章中提到了SPV (Simple Payment Verification) 简单支付验证技术，无需运行全节点即可验证支付。

2009年1月3日，中本聪在赫尔辛基的一台小型服务器上挖出创世区块，标志着比特币正式诞生。比特币最初采用了椭圆曲线签名技术(ECDSA)，而非更适合的施诺尔签名技术，主要是因为当时施诺尔签名尚未开源。

2018年，比特币核心开发者Gregory Maxwell等人正式提出将施诺尔签名引入比特币网络的提案。

2021年11月14日，比特币完成Taproot升级，正式纳入施诺尔签名，开启去中心化多签新时代。Taproot升级还引入了MAST(Merkelized Abstract Syntax Trees)技术，使比特币具备类似智能合约的功能。

施诺尔签名和MAST的结合，可实现由比特币代码指令驱动的去中心化多签网络，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方案融合了比特币的Taproot技术(Schnorr签名和MAST)、比特币SPV轻节点以及BFT PoS共识机制，构建了一个去中心化且高度一致的Layer2网络。

该方案认识到比特币网络的非图灵完备性限制了直接实现类似以太坊Rollup的Layer2扩展。因此，Taproot Consensus不在比特币一层网络上做文章，而是利用比特币现有能力构建完全去中心化的二层扩展方案。

Taproot Consensus架构详解

Taproot Consensus由三个主要部分组成：Schnorr+MAST、Bitcoin SPV和Aura+Grandpa。

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代码执行。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，实现与比特币一层的状态同步。Aura+Grandpa是实现拜占庭容错的高级PoS共识协议，确保网络节点的高度一致性。

在BEVM系统中，每个验证者持有用于Schnorr签名的BTC私钥。通过Musig2多签名方案生成聚合公钥Pagg，形成大型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BEVM网络提交数据。同时，每个验证者作为Bitcoin SPV轻节点，安全无许可地同步BTC网络状态。

技术细节与创新

Taproot Consensus黄皮书详细解释了施诺尔签名、MAST、比特币SPV轻节点和Aura+Grandpa等技术的实现细节，为学习比特币最新技术提供了全面资料。

与基于tBTC协议的Mezo项目相比，Taproot Consensus采用了更先进的设计。通过结合Schnorr签名、MAST、比特币SPV轻节点以及Aura和Grandpa拜占庭容错共识机制，构建了高度一致性和安全的去中心化Layer2扩展方案，不仅提升了比特币网络的扩展性和可用性，还确保了BEVM网络的安全性和一致性。

结语

Taproot Consensus方案展现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，还进行了创新性的技术组合，代表了比特币原生扩展技术的集大成。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将在比特币生态中发挥重要作用。