不久之后，比特幣用戶們可能會從一種名為 “Taproot”的技術中獲益。該技術首先是由Bitcoin Core貢獻者兼Blockstream前CTO Gregory Maxwell所提出的，它將擴展比特幣智能合約的靈活性，同時提供更多的隱私性。

雖然這是一項非常大的工程，但它不僅僅是理論。幾位最多產的比特幣代碼貢獻者，包括Pieter Wuille、Anthony Towns、Johnson Lau、Jonas Nick、Andrew Poelstra、Tim Ruffing、Rusty Russell以及Gregory Maxwell，他們正在研究一種稱為Schnorr簽名的方案，該方案將納入Taproot，據悉，這些升級內容都會在下一次協議更新中展現。

本文會簡單介紹一下 Taproot是什么，以及它的工作原理。

MAST

所有比特幣基本上都是“鎖定”在腳本當中的：其定義了幣在下一筆交易中的使用方式。花費條件通常提供一個簽名，以證明幣的所有權。而其他眾所周知的條件，包括時間鎖（幣只能在特定的區塊高度或日期后使用）或多重簽名（幣只能在一組私鑰中的一些私鑰提供簽名時才能使用）。

不同的條件可以進行混合和匹配，以創建復雜類型的智能合約。這種合約的一個例子是，如果艾麗絲（Alice）和鮑勃（Bob）都簽了字，或者艾麗絲一周后單獨簽了字，或者鮑勃單獨簽了字，同時還提供了一個秘密號碼，那么幣就可以被使用。這三個條件中的哪一個先得到滿足，其使用的方式就會是相對應的那種。

自2012年以來，腳本（條件）一開始是不公開的，只有幣的新owner知道如何使用。這是通過一個稱為P2SH（支付到腳本哈希）的技巧來完成的，最初只有腳本哈希包含在區塊鏈當中。這個看似隨機的數字負責保管幣。當擁有者花費這些幣時，它會同時展示整個腳本以及腳本的“解決方案”。然后，任何人都可以使用初始哈希來檢查所提供的腳本，是否確實是鎖定幣的原始腳本，并可以立即得出滿足腳本要求的結論。

盡管如此，當幣用完時，目前有必要揭示所有可能的條件，包括不滿足的條件。這有兩個主要缺點。第一，它的數據量很大，特別是在有很多條件的情況下。第二，這不利于隱私。每個人都會學習各種不同的資金使用方法，例如，這些方法可以揭示使用了什么樣的錢包，甚至更多的內容。

MAST（默克爾化抽象語法樹）是一種提議解決方案，其使用了默克爾樹（一種由密碼學家拉爾夫·默克爾發明的緊湊數據結構）來解決這些缺點。簡言之，所有可讓資金可使用的不同條件，都單獨進行了哈希（而不是組合成單個哈希），并包含在一棵默克爾樹當中，最終生成單個哈希：Merkle根，這個Merkle根“鎖定”了幣。

唯一的好處是，如果顯示了默克爾樹中的任何數據，則可使用Merkle根和一些附加數據（稱為Merkle路徑）來驗證特定數據是否包含在默克爾樹中。其余的默克爾樹仍然是經哈希和隱藏的。

有了MAST，這意味著只有滿足的條件才需要被揭示。如果在上面的第一個例子中，愛麗絲在一周之后花費了這些資金，她只是揭示了這個條件（和默克爾路徑）。沒人知道這筆錢具體是怎樣花的，它可能是愛麗絲和鮑勃一起花的，如果鮑勃加上一個秘密號碼，在也可能是他一個人花的。這使得MAST比復雜的P2SH智能合約在數據處理上更具效率，同時增加了隱私性。

然而，使用 Schnorr簽名方案的情況下，Taproot能夠做得更好：因為交易可以隱藏MAST結構。

Schnorr簽名方案

Schnorr簽名方案一直是比特幣開發者的關注焦點，目前他們正在開發這一方案，根據計劃，該方案將通過軟分叉的方式進行部署。在很多密碼學家看來，Schnorr簽名方案在這一領域是最好的，因為它提供了很強的數學正確性，其不具交易延展性，它的驗證速度也相對較快。

在比特幣的背景下，Schnorr簽名方案的最顯著優點是允許簽名聚合：即同一筆交易中的幾個簽名可以組合成一個。類似的技巧也可以用于多簽交易。將公鑰和簽名組合成“閾值公鑰”和“閾值簽名”，這就可使多簽交易和任何常規交易變得無法區分。

這種簽名方案也可以有更多有趣的使用方式。例如，可以使用數據來“調整”私鑰和公鑰。作為一個簡化的例子，一個私鑰及其對應的公鑰可通過將兩者相乘來進行調整。“私鑰x 2”和“公鑰x 2”仍然對應，“私鑰x 2”仍然可簽署可用“公鑰x 2”驗證的消息。任何對密鑰對發生調整不知情的人，都不會看出異常。而被調整過的密鑰，看起來和任何其他密鑰對沒有區別。

這就是啟用TapRoot的原因。

Taproot

TapRoot基于一個有趣的認識：無論多么復雜，幾乎所有的MAST結構都可以（或應該）包含一個條件，其允許所有參與者就結果達成一致，并簡單地一起簽署一筆結算交易。在前面的例子中，如果鮑勃知道艾麗絲下周可以自己拿走所有的資金，他最好現在就與她一起簽字。（在很多典型的智能合約設置中，如果他不這樣做，他甚至會受到懲罰。這種復雜性，目的就是讓每個人保持誠實。）

Tabroot類似于MAST，它總是會包含一個條件，這使得所有參與者都可以合作來花費資金。

而通過使用Schnorr簽名，它會變得非常有趣。

首先，合作結算將利用Schnorr方案的閾值技巧，使它看起來像一筆正常的交易。因此，所有參與者的公鑰被疊加到一起，從而導致“閾值公鑰”。與這種閾值公鑰相對應的是，所有參與者簽名的組合（他們的“閾值簽名”）允許他們花費資金。

到目前為止還不錯，但把這些資金當作正常交易來花掉，是它們唯一能做的事（在沒有MAST結構的情況下）。這就是Schnorr簽名方案的另一個把戲。

所有可供選擇的資金使用方式（非合作輸出）被合并到不同的腳本。然后，這個腳本經哈希并用于調整閾值公鑰。與前面示例中使用的“公鑰x 2”不同，這將導致“閾值公鑰x腳本”（我們仍在簡化）。此“閾值公鑰x腳本”當然與“閾值簽名x腳本”對應。

現在，如果資金是合作使用的，所有參與者都將他們的簽名組合成“閾值簽名”，并用腳本對其進行調整。產生的“閾值簽名x腳本”允許他們花費資金。然而，重要的是，對于外部世界而言，所有的這些，看起來仍然像一個普通的公鑰和一個常規的簽名，即一筆常規的交易。

只有在合作結束（cooperative close）證明是不可能的情況下，才可以顯示閾值公鑰的實際情況：調整。

在這種情況下，將顯示原始閾值公鑰和腳本。這證明“閾值公鑰X腳本”是用這個特定腳本進行調整的。因此，就像P2SH中的哈希值一樣，這種調整向全世界證明了，如果滿足腳本中指定的其他條件，資金就應該是可花費的。

或者，可使用默克爾樹的Merkle根來調整閾值公鑰，而不是使用腳本來調整閾值公鑰，該Merkle根包含了可以使用資金的所有不同條件：即MAST結構。那么，要花掉這些資金，只需要揭示已滿足的支出條件。

因此，Taproot提供了MAST的所有好處，而在正常情況下，沒有人會知道一筆常規交易隱藏了如此復雜的智能合約。

以上就是TapRoot概念的簡單介紹，其實施細節可能會有所不同。