比特币升级详解：隔离见证、Taproot以及BTC的未来

比特币，作为第一个也是最知名的加密货币，通常被认为是一种静态的数字资产：一种去中心化的传统货币替代品。但表面之下，隐藏着一个动态的、 тщательно 管理的协议，该协议在不断发展。多年来，比特币经历了重大升级，以提高其可扩展性、交易效率和隐私性。迄今为止，最具影响力的比特币升级是隔离见证（SegWit）和 Taproot，两者都塑造了比特币的现在和未来潜力。

在本指南中，我们将通过 SegWit 和 Taproot 等升级来探索比特币协议的演变，解释其背后的技术创新，并展望包括 BIP-324、OP_CAT 等在内的未来改进。

主要收获

• SegWit 通过引入一种处理交易签名的新方法，极大地提高了比特币的可扩展性，有效地增加了区块容量并启用了闪电网络。

• Taproot 通过 Schnorr 签名和 MAST 等创新增强了隐私和智能合约功能，使交易更高效和保密。

• 未来的比特币升级侧重于隐私、可编程性和用户体验，提案包括 BIP-324（加密 P2P）、OP_CAT（高级脚本）和 BIP-119（交易限制）。

• 比特币的升级过程通过软分叉优先考虑安全性和去中心化，软分叉保持了向后兼容性并最大限度地减少了网络中断。

• Chaincode Labs 和 Spiral 等机构正在进行的研究和开发 确保比特币继续安全地发展，重点关注可扩展性、隐私和互操作性。

比特币升级简史

比特币的升级过程涉及通过软分叉或硬分叉集成新功能或更改。

软分叉是一种向后兼容的更新，其中未升级的节点仍然可以参与网络，尽管它们可能无法识别新功能。由于比特币网络保守的风气，SegWit 和 Taproot 等类型的升级通常是首选。

软分叉，以从 1Mb 减少 300kB 区块大小为例。

另一方面，硬分叉引入了不向后兼容的更改，除非所有节点都升级，否则会产生永久性分歧。 2017 年 Bitcoin Cash 的创建背后的机制就是这种类型的分叉。

硬分叉示例，它将原始链分成两条具有自己共识规则的独立链。

比特币的升级路径是通过协作和去中心化的过程来管理的。 更改通过 Bitcoin Improvement Proposals (BIPs) 提出，由社区讨论，经过广泛测试，并且只有在达成共识后才会被采纳。 这种保守而审慎的方法确保了稳定性，同时允许有意义的创新。

早期，比特币的主要重点是建立安全和功能性的去中心化货币。 因此，基础改进解决了钱包可用性、交易脚本和密钥管理问题。 主要里程碑包括：

• BIP16（2012）：引入了 Pay-to-Script-Hash (P2SH)，从而可以实现更灵活的支出条件，例如多重签名钱包。

• BIP32（2012）：启用了分层确定性（HD）钱包，从而改善了钱包备份和隐私。

• BIP39 和 BIP44（2013-2014）：标准化了助记词短语和钱包结构。

• BIP65 和 BIP66（2015）：收紧了交易规则并启用了限时比特币交易。

随着比特币采用的加速，对交易吞吐量和网络可扩展性改进的需求变得显而易见。 这些挑战为 SegWit 和 Taproot 奠定了基础。

什么是 SegWit 以及它为何对比特币的可扩展性至关重要

背景

到 2015 年，比特币的 1 MB 区块大小限制已成为瓶颈。 网络难以处理不断增长的交易量，导致更高的费用和更慢的确认速度。 交易延展性是另一个问题，这使得构建可靠的第二层解决方案变得困难。

解决方案

隔离见证，或 SegWit (BIP141)，于 2017 年 8 月激活，通过将签名数据（“见证”）与交易数据结构分离来解决这些问题。 此见证数据存储在传统 1 MB 区块限制之外。

如何运作

SegWit 引入了一个名为“区块权重”的新指标。 在此系统中，见证数据计为非见证数据权重的四分之一。 总区块权重限制为 400 万个单位，根据数据类型的组合，可以实现约 1.6 MB 的有效区块大小。 这种方法允许每个区块处理更多的交易，而不会违反原始的 1 MB 规则。

SegWit 的优势：

• 修复了 交易延展性。

• 提高了区块容量。

• 降低了交易费用。

• 启用了闪电网络以实现链下可扩展性。

如今，SegWit 已在钱包和交易所中得到广泛采用。

了解 Taproot：比特币在隐私和智能合约方面的升级

为什么选择 Taproot？

比特币需要更好的隐私和脚本功能。 Taproot 于 2021 年 11 月激活，旨在通过三个相互关联的升级来满足这些需求：Schnorr 签名、MAST 和 Tapscript。

主要创新

• Schnorr 签名：支持聚合的、紧凑的签名，以实现更好的隐私和效率。

• MAST (Merkelized Abstract Syntax Trees)：仅显示智能合约的已执行部分，隐藏未使用的逻辑。

• Tapscript：一种灵活、可扩展的脚本语言，为未来的升级铺平了道路。

Taproot 的优势

• 统一的交易结构提高了隐私。

• 智能合约变得更便宜和更保密。

• 支持高级多重签名和闪电功能。

用例和采用

• 使用 MuSig2 的注重隐私的钱包。

• 更私密的闪电网络通道。

• 具有 Taproot 优势的 CoinJoin 实现和合约钱包。

预计随着采用率的提高，Taproot 的影响将会增长。

即将推出的比特币升级：BIP-324、OP_CAT 等

BIP-324**：加密对等连接**

使用 ChaCha20/Poly1305 加密节点到节点的通信，以防止监视和流量分析。

OP_CAT ：启用高级智能合约

以前禁用的操作码（于 2010 年）允许数据串联。 如果安全地重新引入，它可以释放新的脚本可能性，包括 约因 和高级合约模板。

约因和 BIP-119 (CTV)

允许用户限制 BTC 的支出方式和时间。 这通过预先强制执行特定的支出规则来支持 保险库 结构和拥塞控制。

Ark 协议：下一代 Layer 2

Ark 引入了短暂的虚拟 UTXO 和共享池以进行链下支付； 简化了使用，而无需直接通道管理。

正在进行的研发

• 核心开发人员正在探索改进的可扩展性和安全性。

• Chaincode Labs 和 Spiral 等组织正在资助关键研究。

• 与其他链的互操作性和隐私是首要任务。

未来的挑战

• 保守的治理确保了稳定性，但减慢了变更速度。

• 钱包和基础设施的采用通常滞后于协议升级。

尽管存在这些障碍，比特币的升级路径仍然稳定、安全且越来越具有创新性。

关于比特币升级的常见问题解答

什么是比特币中的 SegWit？

SegWit 是一项比特币升级，它将签名数据与交易数据分离，以提高可扩展性、修复延展性并启用闪电网络。

什么是 Taproot？它如何改进比特币？

Taproot 是一项隐私和脚本升级，使用 Schnorr 签名、MAST 和 Tapscript 使交易更高效和保密。

什么是比特币软分叉和硬分叉？

软分叉是向后兼容的升级。 硬分叉不是，如果未达成共识，可能会拆分区块链。

比特币接下来会进行哪些升级？

即将推出的提案包括用于加密通信的 BIP-324、用于智能合约的 OP_CAT 和用于交易约束的 BIP-119。

结论

比特币的演变，从 SegWit 和 Taproot 到即将推出的 BIP-324 等升级，展示了一种优先考虑创新和安全的协议。 这些更改不仅使比特币更快、更具可扩展性，而且还为更私密和可编程的未来奠定了基础。

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