Taproot VS Drivechain:比特幣擴容的不同探索

來源:LayerTwo Labs

2021年11月,比特幣進行了2017年後至今為止唯一一次程式碼升級:Taproot 升級。這次升級如同生石灰灑入平靜的湖泊,慢慢的加熱整片湖水,引起熱氣不斷冒泡。

Bitcoin 前7年16次軟升級、Bitcoin 後7年僅2次軟升級;SegWit 軟分叉升級花了20個月、Taproot 軟分叉升級花了46個月。

2023年,比特幣生態一反常態的活躍,相關創新如雨後春筍般遍地冒尖,從3月份的Ordinals協議,到9月份整個比特幣社區都在討論Drivechain ,10月份集中出現的BitVM、Taproot Asset等,比特幣生態似乎聚集著重回舞台中央的能量,也彰示加密貨幣之王的強大吸引力和作為開源軟體的可能性。

近期主要的比特幣生態

1、Ordinals

Ordinals是利用隔離見證升級,將圖片、文字、音視頻,甚至是代碼等數據,只要大小在4MB 以下,寫入比特幣交易的隔離見證區當中,並通過一個編號、索引器來區別、追踪每一個比特幣聰,從而實現在比特幣主網發行、交易NFT資產,隨後又出現了基於Ordinals的BRC20 token。今年4月,基於Ordinals的NFT和BRC20 Token炒作達到了頂峰,吸引了整個加密圈的注意。

2、Babylon

Babylon旨在將比特幣安全性帶到PoS 網路和DApp ,支援比特幣持有者通過質押比特幣,以提高PoS 鍊和DApp 的安全性並幫助用戶獲得收益。

Babylon 的比特幣質押協議透過密碼學技術,將比特幣質押者攻擊PoS 網路共識的行為,轉換為將其在比特幣網路質押的比特幣全部或部分罰沒。而該罰沒只會在攻擊確實產生時觸發,保證了誠實質押者資產的絕對安全,如此一來,就可以在不需要比特幣跨鏈的情況下,使得比特幣成為和PoS 原生代幣一樣的質押資產。

其中的核心技術叫做「可提取的一次性簽名」(EOTS, extractable one-time signature)技術,當使用該技術時,同一秘鑰只能簽一次名。如果簽名兩次,則該秘鑰可以被解碼。該技術底層簽名演算法是基於比特幣原生簽名演算法,所以受現有比特幣網路支援。

3、BitVM

不久之前由Zerosync團隊Robin linus剛剛發布的構想,被描述為“不需要改變現有比特幣共識,甚至不需要任何升級,在比特幣上實現任何計算”,白皮書中表述,這通過Op-Rollup、詐欺證明和Taproot Leaf 和Bitcoin Script來實現。

根據加密分析師@tmel0211 的看法,BitVM提案的核心點是,透過taproot位址矩陣或說taptree實現了類似二進位電路的各類程式指令,組合起來就相當於完整的合約執行了。最小單元指令確實由比特幣全節點完成,而且無限疊加taproot位址,無限組合的可能性可以疊加許多複雜計算。某種程度上,說它為圖靈完備機不為過。但無限疊加taproot位址只會增加成本消耗,理論上是可以圖靈完備實現一切,但卻不切實際。

目前,BitVM依然處於討論階段。

4、Taproot Asset

日前剛由Lightning Labs團隊發布,Taproot Assets是基於比特幣區塊鏈的新協議,它利用了比特幣最新的升級—Taproot,以實現更高的隱私和可擴展性,為開發者在比特幣區塊鏈上發行、發送、接收和發現資產提供了核心功能。這些資產可以被存入Lightning網路的通道中,並且可以透過現有的Lightning網路進行轉移。

Taproot assets完全基於UTXO,在Taproot位址的Script腳本中寫入“簡單的程式碼”,把它當成UTXO花費條件指令來執行。在Taproot Assets的資產發行場景內,可以把這串簡單的操作碼指定為Token發行總量、發行時間,發行對像等規則,可接入一組多簽地址來聯合觸發該操作碼。

不難發現,這些生態出現的重要基礎是Segwit與Taproot升級。

Segwit 與Taproot升級

Taproot是比特幣網路的升級,於2021年11月14日上線。自SegWit問世以來,Taproot與Schnorr簽名一直是備受期待的比特幣技術升級。

Taproot升級由3項不同的比特幣改進提案(BIP340[1]、BIP341[2]、BIP342[3])組成,其中包括:Taproot、Tapscript及其核心,即名為「Schnorr簽章」的全新數位簽章方案。 Taproot旨在改變比特幣腳本的運作方式,提升隱私、可擴展性和安全性,為比特幣用戶帶來許多好處,例如提升交易隱私和降低交易費用。也將讓比特幣執行更多複雜的交易,從而拓寬用例,與以太坊一較高下,尤其是智能合約功能和網路對去中心化金融(DeFi)和非同質化代幣(NFT)的支持。

某種程度上,結合先前的Segwit升級,Taproot升級開啟了比特幣實現更複雜合約的大門。

Segwit是2017年的一個更新,透過增加一個可以支援任意資料的”見證資料(witness data)” 部分,有效地將比特幣交易隔離成兩個部分。

非SegWit區塊和SegWit區塊的結構比較圖

在技​​術上,SegWit的實作意味著交易不再需要包含見證資料(不會佔用比特幣原本為區塊安排的1MB 空間)。取而代之的是,在一個區塊的末尾,為見證數據創建了一個額外獨立的空間。它支援任意的數據轉賬,並有一個折扣的”區塊重量”,巧妙地將大量的數據保持在比特幣的區塊大小限制內,以避免硬分叉的需要。

隔離見證(SegWit)的實施為比特幣網路帶來了兩個重大變化:

  • 簽名資料通常佔儲存在區塊中資料的65%,從主「基礎」區塊中刪除並儲存在單獨的區塊中。這允許在每個基本區塊中容納更多事務。

  • SegWit 還引入了“區塊權重”,在技術上將比特幣區塊從1 MB 增加到4 MB;由3 MB 的簽署資料和1 MB 的交易資料組成。

Segwit & Taproot VS Drivechain

簡單而言Segwit與Taproot是透過對區塊數據、簽名方式的改變,讓UTXO或區塊當中可以寫入更多樣化的數據,然後透過鏈下的一些操作,實現特定的功能,一定程度上增強了比特幣網路實現更複雜合約的能力。

但不可否認的基礎事實是,比特幣的能力受到其底層Script的限制,同時加上區塊大小、出塊時間因素,擴容潛力非常有限。

在Ordinals火爆期間我們已經看到了這個問題,大量的BRC20交易使比特幣網絡擁堵不堪,交易手續費飆升至數百美金一筆,引起了社區的不滿。

而BitVM憧憬的比特幣圖靈完備,應用單一taproot位址的腳本實作最小程式單位,不能超出比特幣的執行邏輯架構例如hashlock、timelock這些,不能超出限定的儲存條件,這個基礎上要實現複雜合約需要組合大量地址進行taptree構建,要花費的成本也越大,而且慢。

與Taproot這些鏈上擴容方案相比,Drivechain 的分層、「鏈下擴容」方案,有更大的可能性,並且更低廉的花費。

同樣不觸及比特幣的共識機制,Drivechain 只需要在區塊中添加BIP300中設計的6種新的區塊消息,使用算力託管地址,輔以BIP-301的盲合併挖礦方案,就可以低成本的實現比特幣大面積的側鏈擴容,側鏈擁有比特幣主網的安全性,和非常自由設計的高可拓展性。在理論上,Drivechain 帶來的可能性是無限的。

邏輯上來說,Taproot Asset也是相同的思路,資產在比特幣主網,但交易在閃電網路中。而實際上,他們都可以使用Drivechain 來實現,成為Drivechain 架構中的側鏈,能夠實現交易、轉帳以外的更多功能。 Layer 2 Labs團隊自身,就已經在推動7條Drivechain 側鏈的建設,RSK等側鏈也有意在Drivechain 啟動之後轉入Drivechain 體系。

Blockstream創辦人、POW共識發明者Adam Back[4]曾在Layer 2 Labs的推特Space中這麼說到:「如果能夠在1層引入一些新的功能和擴展性,那麼比特幣可以在某種程度上實現固化,同時在2層上繼續進行創新。比特幣需要可擴展性和模組化,以便更快地創新和採納新功能。像閃電網路這樣的技術已經有所幫助,但在解決可擴展性和用戶需求方面還有更多工作可以做,需要技術解決方案來為用戶提供更好的選擇,例如在側鍊或驅動鏈上訪問真實的UTXO。他們認識到比特幣的採用可能會迅速增長,技術需要跟上以適應增加的需求,非常期待Drivechain的表現。”

從Adam Back的角度來看,Taproot是比特幣在一層的新功能和拓展,Drivechain 則是2層創新的方式。 BIP300 由Bitcoin核心開發者Luke-jr 正式提交PR。

比特幣是安全第一的加密貨幣,也是可編程的軟體應用程式。 BTC社群的探索具有韌性,在多年的創新停滯之後,僅僅是開放了些許區塊空間和並支持更多數據類型,就帶來了社區的躍躍欲試和市場的高度關注,可以預見在擁有更大潛力空間之後,比特幣會以怎樣的規模席捲世界。

作為比特幣的擁簇,Layer 2 Labs非常期待這一天的到來,熱切希望與比特幣生態的開發者們通力合作,實現比特幣的大規模採用。

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