比特幣原生技術創新集大成者：解析BEVM技術方案

2024年5月20日，某比特幣Layer2開發團隊正式發布了技術黃皮書《Taproot Consnesus - 一種去中心化的BTC Layer2解決方案》。該黃皮書詳細闡述了Taproot Consnesus的實現機制，以及如何整合施諾爾籤名、MAST、比特幣SPV節點等原生技術來構建完全去中心化的BTC Layer2方案。

通讀全文後，可以感受到這個Taproot Consnesus解決方案是真正意義上的比特幣原生擴展技術的集大成之作。它沒有對比特幣的代碼進行任何修改，而是巧妙地組合了幾項比特幣原生技術，思路清晰，結構精巧。

在正式解讀黃皮書之前，有必要回顧一下比特幣的技術發展歷程，這有助於理解Taproot Consnesus是如何在比特幣的演進脈絡中應運而生的。

一、比特幣技術發展史

2008年10月31日

比特幣白皮書《一種點對點的電子現金系統》正式發布，詳細闡述了比特幣的技術實現方式。

白皮書第八章提到了SPV (Simple Payment Verification) 解決方案，即簡單支付驗證，這是一種無需運行完整節點，僅需保存區塊頭就能驗證支付的技術手段。

2009年1月3日

比特幣創世區塊在赫爾辛基的一臺小型服務器上被挖出，標志着比特幣正式誕生。

值得注意的是，比特幣初始代碼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。這是因爲當時施諾爾籤名尚未開源，仍處於專利保護期。

施諾爾籤名保留了橢圓曲線籤名的所有功能和安全假設，同時突破了橢圓曲線籤名下比特幣最多15重多籤的限制，最終可實現1000+地址共同管理比特幣且不影響籤名速度。

2018年

經過多年驗證，比特幣核心開發者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，正式納入施諾爾籤名，開啓去中心化多籤新紀元。

Taproot升級還引入了MAST(Merkelized Abstract Syntax Trees)，即默克爾抽象語法樹，這項技術讓比特幣具備了類似智能合約的功能。它通過將多個條件分支的合約邏輯組織成Merkle樹的形式來實現，使比特幣代碼能夠執行類似智能合約的功能需求(僅限於比特幣支付驗證，有別於以太坊的復雜智能合約)。

施諾爾籤名可將比特幣多簽地址擴展至1000+，而MAST則可通過比特幣程序驅動施諾爾籤名地址進行多籤。因此，施諾爾籤名與MAST的結合，可實現無需人工籤名，而是通過比特幣代碼指令驅動的去中心化比特幣多籤網路。

這意味着比特幣可以以去信任的方式突破一層限制，在二層實現更復雜豐富的業務場景。

而某團隊提出的Taproot Consnesus解決方案，正是對比特幣從2008年至2021年這13年技術迭代的集大成之作。

二、Taproot Consnesus方案概述

Taproot Consnesus技術黃皮書開篇指出："比特幣網路的非圖靈完備特性限制了其直接實現類似以太坊Rollup的Layer2擴展方案。比特幣網路的腳本合約層僅能執行簡單轉帳操作，無法支持更復雜的智能合約功能。因此，單純從比特幣腳本層面構建Layer2擴展方案是不可行的。"

這段描述高度概括了比特幣網路的非圖靈完備性，以及比特幣腳本合約僅能執行轉帳操作的局限。因此，比特幣擴展的正確方向不是在一層網路上做文章，而是利用比特幣現有能力，構建完全去中心化的二層擴展方案。

Taproot Consensus正是將比特幣的Taproot技術(Schnorr籤名和MAST)、比特幣SPV輕節點以及BFT PoS共識機制融合在一起，構建出了一個去中心化且高度一致的Layer2網路。

三、Taproot Consnesus架構詳解

Taproot consensus總共由Schnorr+Mast、Bitcoin SPV和Aura+Grandpa三部分組成。

Schnorr+Mast利用比特幣Taproot升級帶來的這兩項原生技術進行組合，可實現比特幣的去中心化多籤管理，且無需人工籤名，而是通過比特幣代碼驅動。

這些代碼由二層網路達成的共識來驅動。二層網路如何達成共識，以及這些共識如何與比特幣一層實現狀態同步？這就是Bitcoin SPV+BFT POS共識(Aura+Grandpa)的作用所在。

Bitcoin SPV是一種簡單支付驗證方式，無需運行全節點也能同步和驗證比特幣交易。這一特性使Taproot Consensus能在完全去中心化的環境下，無需任何許可就同步BTC狀態。

Aura+Grandpa是實現拜佔庭容錯的高級PoS共識協議，通過分布式協議確保網路節點的高度一致性。

Taproot consensus三部分的運行原理總結如下：

"在該系統中，每個驗證者均持有用於Schnorr籤名的BTC私鑰。Schnorr籤名的特性使其能夠實現高效的籤名聚合，從而提高系統的安全性和效率。通過Musig2多籤名方案生成的聚合公鑰Pagg，形成了一顆大型MAST樹。

在MAST樹的根哈希值生成後，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主網向二層網路提交數據的功能。同時每個驗證者均作爲Bitcoin SPV輕節點，使其能夠安全且無許可地同步BTC網路狀態。"

簡而言之：

Taproot consensus在比特幣一層使用Schnorr+Mast構建去中心化的BTC多籤管理，二層運行Bitcoin SPV節點網路。以某項目爲例，其二層網路全部運行比特幣SPV節點，這些節點可以同步比特幣一層的數據狀態，從而實現與比特幣一層的信息同步。爲確保二層網路的安全可信，該項目將比特幣SPV節點網路和Aura+Grandpa融爲一體，即讓比特幣SPV節點網路具備BFT共識層面的安全級別。這意味着管理網路資產的不是某些多籤人，而是依靠BFT共識來驅動，從而實現真正的去中心化。

四、黃皮書其他技術細節

除上述技術框架外，Taproot consensus黃皮書還詳細解釋了施諾爾籤名、MAST、比特幣PSV輕節點、Aura+Grandpa等技術的實現細節。對於想學習和了解比特幣最新技術的人來說，這份黃皮書是一個全面且詳細的學習資料。

此外，黃皮書還詳細解釋了Musig2的實現過程，以及與其他知名BTC Layer2項目的區別。

某其他項目的底層技術結構基於tBTC協議。tBTC利用比特幣多籤構建了一個門限籤名網路，這種結構相比傳統分布式網路而言具有較強的一致性。

但是，tBTC仍是一個需要9人籤名的多籤人網路。要想真正實現不依靠人而是依靠共識驅動，則需要將多籤網路與BFT PoS共識機制相結合。這也是分布式網路和區塊鏈的區別，前者強調分布式但缺乏拜佔庭容錯的共識，後者雖然也是分布式網路，但依靠拜佔庭容錯共識來驅動，因此是真正去中心化的網路。

Taproot Consensus方案採取了更爲先進的設計。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且安全的去中心化Layer2擴展方案。這種融合不僅提升了比特幣網路的擴展性和可用性，還確保了二層網路的安全性和一致性。

總結

某團隊發布的技術黃皮書系統全面地描述了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不僅尊重和繼承了比特幣原有的技術方向，還結合比特幣歷次升級帶來的技術進行組合式創新，是真正意義上的比特幣原生擴展技術的集大成之作。

隨着比特幣生態的不斷發展，人們將逐漸認識到，真正去中心化的比特幣二層解決方案是比特幣生態發展的必經之路，而Taproot Consensus這類解決方案將大放異彩。