前言：
2024年5月20日，比特幣Layer2開發團隊BEVM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》。
黃皮書詳盡描述了Taproot Consnesus的實現方式，以及如何結合施諾爾簽名、MAST、比特幣SPV節點等比特幣原生技術來建立完全去中心化的BTC Layer2解決方案。
通篇讀完，筆者感受到BEVM團隊提出的Taproot Consnesus解決方案，是真正意義上的比特幣原生拓展技術的集大成者。 Taproot Consnesus並沒有對比特幣的程式碼進行任何的修改和增減，而是充分對比特幣的幾大原生技術進行了組合式創新，思路簡潔，結構巧妙。
在正式解讀黃皮書之前，我們有必要回顧下比特幣的技術迭代史，從而方便理解Taproot Consnesus是如何一步步從比特幣的發展脈絡中脫胎而出的。
正文：
一、比特幣技術迭代史
2008年10月31日
中本聰發表題為《比特幣：一種點對點的電子現金系統》的論文，正式提出了比特幣完整的技術實現方式。
在論文的第八章，中本聰提到名為SPV ( Simple Payment Verification )的解決方案，即簡單支付驗證，是一種不需要運行比特幣全節點，只需保存區塊頭，也可以驗證支付的技術手段。
2009年1月3日
中本聰在赫爾辛基的一台小型伺服器上挖出了創世區塊，這標誌著比特幣正式誕生。
值得一提的是，在比特幣的正式程式碼裡，中本聰使用了橢圓曲線簽名技術（Elliptic Curve Digital Signature Algorithm，簡稱ECDSA），卻沒有採用更適合比特幣的施諾爾簽名技術（即Schnorr Signature ），究其原因，並非橢圓曲線簽名比施諾爾簽名技術更優，而是，當時施諾爾簽名並沒有開源，仍在專利保護期，因此，中本聰退而求其次，選擇了已經開源的橢圓曲線簽名。
施諾爾簽名保留了橢圓曲線簽名的所有功能和安全假設，同時，可以突破在橢圓曲線簽名的技術框架下比特幣最多只能實現15重多籤的束縛，最終實現1000+地址共同管理比特幣且不影響簽名速度。
2018年
經過多年的反覆驗證，比特幣核心開發者Gregory Maxwell等人正式提出BIP，建議把施諾爾簽名引入比特幣網路。
2021年11月14日
比特幣正式完成Taproot升級，施諾爾簽名被正式納入比特幣網絡，比特幣開啟了全新的去中心化多簽時代。
除了施諾爾簽名，Taproot升級還引入了MAST（Merkelized Abstract Syntax Trees），即梅克爾抽象語法樹，這是一種讓比特幣具備類似智能合約功能的技術，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，即可以讓比特幣代碼來實現類似智能合約的功能需求（但是，僅限於比特幣支付驗證，區別於以太坊複雜的智能合約）。
施諾爾簽名可以把比特幣的多簽地址達到1000+，而MAST可以透過比特幣程式來驅動施諾爾簽名地址進行多簽，因此，施諾爾簽名+MAST，可以實現不需要人來簽名而是透過比特幣代碼指令來驅動的去中心化比特幣多簽網路。
這意味著比特幣可以去信任的方式擺脫一層的束縛，進而到比特幣二樓實現更複雜更豐富的業務場景。
而BEVM團隊提出的Taproot Consnesus解決方案，正是對比特幣從2008年-2021年這13年技術迭代的集大成。
二、Taproot Consnesus解決方案概要：
Taproot Consnesus技術黃皮書開篇提到：「比特幣網路的非圖靈完備性質限制了其直接實現類似以太坊Rollup 的Layer2 擴充方案。比特幣網路的腳本合約層只能進行簡單的轉帳操作，無法支援更複雜的智能合約功能。
開篇這段描述具有高度概括性，指出了比特幣網路的非圖靈完美性，且比特幣腳本合約只能執行比特幣轉帳操作，因此，比特幣拓展的正確方向不是在比特幣一層網路作文章，而是要使用比特幣已有的能力，來建構一個完全去中心化的比特幣二層擴充方案。
而Taproot Consensus就是將比特幣的Taproot 技術（Schnorr 簽章和MAST ）、比特幣SPV 輕節點以及BFT PoS 共識機制融合在一起，建構出了一個去中心化且高度一致性的Layer2 網路。
三、詳解Taproot Consnesus架構
BEVM團隊提出的Taproot consensus總共由Schnorr+Mast, Bitcoin SPV和Aura+Grandpa三部分組成。
Schnorr+Mast在前文我們已經提到，使用比特幣Taproot升級帶來的這兩大原生技術進行組合，可以實現比特幣的去中心化多簽管理，且不需要透過人來簽名，而是使用比特幣代碼來驅動。
那麼，誰來驅動這些程式碼？是透過二層網路達成的共識來驅動。
那麼，二層網路如何達成共識，而這些共識又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）的效用。
Bitcoin SPV是中本聰提出的簡單支付驗證方式，在不運行全節點的情況下，也可以同步和驗證比特幣交易。這項特性使得Taproot Consensus能夠在完全去中心化的環境下，無需任何許可，同步BTC狀態。
Aura+Grandpa是比較通用的實現拜占庭容錯的高級PoS 共識協議，透過分散式協議確保網路節點的高度一致性（以Substrate框架構建的區塊鏈基本都用Aura+Grandpa)。
因此，總結，Taproot consensus三部分的運作原理：
「在BEVM 系統中，每個驗證者持有一個用於Schnorr 簽章的BTC 私鑰。Schnorr 簽章的特性使其能夠實現高效的簽章聚合，從而提高系統的安全性和效率。透過Musig2 多簽章方案產生的聚合公鑰Pagg，形成了一顆大型MAST（Merkle Abstract Syntax Tree）樹。
在MAST 樹的根雜湊值產生後，驗證者透過向MAST 樹產生的門限簽章位址進行BTC 轉帳和銘刻操作，實現BTC 主網向BEVM 網路提交資料的功能。同時每位驗證者均作為Bitcoin SPV（Simplified Payment Verification）輕節點，使其能夠安全且無許可地同步BTC 網路狀態」。
簡而概之：
Taproot consensus在比特幣一層使用Schnorr+Mast建構去中心化的BTC多簽管理，二層運行Bitcoin SPV節點網絡，以BEVM為例，BEVM二層網絡全部運行比特幣SPV節點，這些節點可以同步比特幣一層的資料狀態，因此，可以讓BEVM和比特幣一層資訊同步。而為了保障二層網路是安全可信的，BEVM把比特幣SPV節點網路和Aura+Grandpa融為一體，也就是讓比特幣SPV節點網路具備了BFT 共識層面的安全等級。即，管理BEVM網路資產的不是某些多簽人而是依靠BFT共識來驅動，以實現真正的去中心化。
四、黃皮書其他技術細節
除了上述技術框架外，Taproot consensus黃皮書還詳細解釋了施諾爾簽名、MAST、比特幣PSV輕節點、Aura+Grandpa等技術的實作細節。對於想學習、了解比特幣最新技術的人來講，BEVM團隊出品的這個Taproot consensus黃皮書是一個非常全面且詳細的學習資料。
不僅如此，黃皮書還詳細解釋了Musig2的實作過程，以及知名BTC Layer2專案Mezo與Taproot consensus的差異。
Mezo 的底層技術結構是基於tBTC 協定。 tBTC 利用比特幣多簽建構了一個門限簽名網路,這種結構相比傳統分散式網路而言,具有較強的一致性。
但是，tBTC仍是一個需要9人簽名的多簽人網絡，要真正實現不依靠人而是依靠共識驅動，則需要把多簽網絡與BFT PoS（拜占庭容錯權益證明）共識機制相結合。 （這也是分散式網路和區塊鏈的區別，分散式網路強調分散式，但是缺乏拜占庭容錯的共識，而區塊鏈雖然也是一個分散式網絡，但是依靠拜占庭容錯共識來驅動，因此，是真正去中心化的網路）。
Taproot Consensus方案則採取了這種更先進的設計。透過結合Schnorr 簽章、MAST、比特幣SPV 輕節點以及Aura 和Grandpa 拜占庭容錯共識機制,建構了一個高度一致性和安全的去中心化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BEVM 網路的安全性和一致性。
總結：
BEVM團隊發布的技術黃皮書，系統且全面地描述了Taproot Consensus的實現方案和技術細節，向我們展現了一個完全基於比特幣原生技術構建的比特幣二層解決方案。
Taproot Consensus不僅尊重並繼承了比特幣原有的技術方向，同時，也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拓展技術的集大成者。
隨著，比特幣生態的不斷發展，人們將逐漸意識到，真正去中心化的比特幣二層解決方案才是比特幣生態發展的必經之路，而Taproot Consensus這種解決方案將真正的大放光彩。
