Taproot VS Drivechain :比特币扩容的不同探索

2021年11月，比特币进行了2017年后至今为止唯一一次代码升级：Taproot 升级。这次升级如同生石灰洒入平静的湖泊，慢慢的加热整片湖水，引起热气不断冒泡。

Bitcoin 前7年16次软升级、Bitcoin 后7年仅2次软升级；SegWit 软分叉升级花了20个月、Taproot 软分叉升级花了46个月。

2023年，比特币生态一反常态的活跃，相关创新如雨后春笋般遍地冒尖，从3月份的Ordinals协议，到9月份整个比特币Community都在讨论Drivechain ，10月份集中出现的BitVM、Taproot Asset等，比特币生态似乎聚集着重回舞台中央的能量，也彰示着cryptocurrency之王的强大吸引力和作为开源软件的可能性。

近期主要的比特币生态

1、Ordinals

Ordinals是利用隔离见证升级，将图片、文字、音视频，甚至是代码等数据，只要大小在 4MB 以下，写入比特币交易的隔离见证区当中，并通过一个编号、索引器来区别、追踪每一个比特币聪，从而实现在比特币主网发行、交易NFT资产，随后又出现了基于Ordinals的BRC20 token。在今年4月，基于Ordinals的NFT和BRC20 Token炒作达到了顶峰，吸引了整个加密圈的关注。

2、Babylon

Babylon旨在将比特币Safety性带至 PoS 网络和 DApp ，支持比特币持有者通过质押比特币，以提高 PoS 链和 DApp ofSafety性并帮助用户获得收益。

Babylon 的比特币质押协议通过密码学技术，将比特币质押者攻击 PoS 网络共识的行为，转换为将其在比特币网络质押的比特币全部或部分罚没。并且该罚没只会在攻击确实产生时触发，保证了诚实质押者资产的绝对Safety，如此一来，就可以在不需要比特币跨链的情况下，使得比特币成为和 PoS 原生Token一样的质押资产。

其中的核心技术叫做「可提取的一次性签名」（EOTS, extractable one-time signature）技术，当使用该技术时，同一秘钥只能签一次名。如果签名两次，则该秘钥可以被解码。该技术底层签名算法基于比特币原生签名算法，所以受现有比特币网络支持。

3、BitVM

不久之前由Zerosync团队Robin linus刚刚发布的构想，被描述为“不需要改变现有比特币共识，甚至不需要任何升级，在比特币上实现任何计算”，白皮书中表述，这通过Op-Rollup、欺诈证明和Taproot Leaf 和 Bitcoin Script来实现。

据加密分析师 @tmel0211 的看法，BitVM提案的核心点是，通过taproot地址矩阵或者说taptree实现了类似二进制电路的各类程序指令，组合起来就相当于完整的contract执行了。最小单元指令确实由比特币全节点完成，而且无限叠加taproot地址，无限组合的可能性可以叠加很多复杂计算。某种程度上，说它为图灵完备机不为过。但无限叠加taproot地址只会增加成本消耗，理论上是可以图灵完备实现一切，但却不切实际。

目前，BitVM依然处于讨论阶段。

4、Taproot Asset

日前刚刚由Lightning Labs团队发布，Taproot Assets是一个基于比特币Blockchain的新协议，它利用了比特币最新的升级—Taproot，以实现更高的隐私和可扩展性，为开发者在比特币Blockchain上发行、发送、接收和发现资产提供了核心功能。这些资产可以被存入Lightning网络的通道中，并可以通过现有的Lightning网络进行转移。

Taproot assets完全基于 UTXO，在Taproot地址的Script脚本中写入“简单的代码”，把它当成UTXO花费条件指令来执行。在Taproot Assets的资产发行场景内，可以把这串简单的操作码指定为Token发行总量、发行时间，发行对象等规则，可接Xiaobai Navigation入一组多签地址来联合触发该操作码。

不难发现，这些生态出现的重要基础是Segwit与Taproot升级。

Segwit 与Taproot升级

Taproot是比特币网络的一次升级，于2021年11月14日上线。自SegWit问世以来，Taproot与Schnorr签名一直是备受期待的比特币技术升级。

Taproot升级由3项不同的比特币改进提案(BIP340[1]、BIP341[2]、BIP342[3])组成，其中包括：Taproot、Tapscript及其核心，即名为“Schnorr签名”的全新数字签名方案。Taproot旨在改变比特币脚本的运作方式，提升私密性、可扩展性与安全性，为比特币用户带来诸多好处，例如提升交易私密性和降低交易费用。还将让比特币执行更多复杂的交易，从而拓宽用例，与以太坊一较高下，尤其是智能contract功能和网络对去中心化金融(DeFi)和非同质化Token(NFT)的支持。

某种程度上，结合此前的Segwit升级，Taproot升级开启了比特币实现更复杂合约的大门。

Segwit是2017年的一个更新，通过增加一个可以支持任意数据的 “见证数据（witness data）” 部分，有效地将比特币交易隔离成两个部分。

非SegWit区块和SegWit区块的结构比较图

在技术上，SegWit的实施意味着交易不再需要包括见证数据（不会占用比特币原本为区块安排的 1MB 空间）。取而代之的是，在一个区块的末尾，为见证数据创建了一个额外独立的空间。它支持任意的数据转账，并有一个折扣的 “区块重量”，巧妙地将大量的数据保持在比特币的区块大小限制内，以避免硬分叉的需要。

隔离见证（SegWit）的实施给比特币网络带来了两个重大变化：

• 签名数据通常占存储在块中数据的 65%，从主“基础”块中删除并存储在单独的块中。这允许在每个基本块中容纳更多事务。

• SegWit 还引入了“块权重”，在技术上将比特币块从 1 MB 增加到 4 MB；由 3 MB 的签名数据和 1 MB 的交易数据组成。

Segwit & Taproot VS Drivechain

简单而言Segwit与Taproot是通过对区块数据、签名方式的改变，让UTXO或者区块当中可以写入更多样的数据，然后通过链下的一些操作，实现特定的功能，一定程度上增强了比特币网络实现更复杂合约的能力。

但不可否认的基础事实是，比特币的能力受到其底层Script的限制，同时加上区块大小、出块时间因素，扩容潜力非常有限。

在Ordinals火爆期间我们已经看到了这个问题，大量的BRC20交易使比特币网络拥堵不堪，交易手续费飙升至数百美金一笔，引起了Community的不满。

而BitVM憧憬的比特币图灵完备，应用单个taproot地址的脚本实施最小编程单位，不能超出比特币的执行逻辑框架比如hashlock、timelock这些，不能超出限定的存储条件，这个基础上要实现复杂合约需要组合大量地址进行taptree构建，要花费的成本也越大，而且慢。

与Taproot这些链上扩容方案相比，Drivechain 的分层、“链下扩容”方案，有更大的可能性，并且更低廉的花费。

同样不触及比特币的共识机制，Drivechain 只需要在区块中添加BIP300中设计的6种新的区块消息，使用算力托管地址，辅以BIP-301的盲合并挖矿方案，就可以低成本的实现比特币大面积的侧链扩容，侧链拥有比特币主网的安全性，和非常自由设计的高可拓展性。在理论上，Drivechain 带来的可能性是无限的。

逻辑上来说，Taproot Asset也是相同的思路，资产在比特币主网，但交易在闪电网络中。而实际上，他们都可以使用Drivechain 来实现，成为Drivechain 架构里的侧链，能够实现交易、转账之外更多的功能。Layer 2 Labs团队自身，就已经在推动7条Drivechain 侧链的建设，RSK等侧链也有意在Drivechain 激活之后转入Drivechain 体系。

Blockstream创始人、POW共识发明者Adam Back[4]曾在Layer 2 Labs的推特Space中这么说到：“如果能够在1层引入一些新的功能和扩展性，那么比特币可以在某种程度上实现固化，同时在2层上继续进行创新。比特币需要可扩展性和模块化，以便更快地创新和采纳新功能。像闪电网络这样的技术已经有所帮助，但在解决可扩展性和用户需求方面还有更多工作可以做，需要技术解决方案来为用户提供更好的选择，比如在侧链或驱动链上访问真实的UTXO。他们认识到比特币的采用可能会迅速增长，技术需要跟上以适应增加的需求，非常期待Drivechain 的表现。”

从Adam Back的角度看，Taproot是比特币在一层的新功能和拓展，Drivechain 则是2层创新的方式。BIP300 由Bitcoin核心开发者Luke-jr 正式提交 PR

比特币是安全第一的cryptocurrency，也是可编程的软件应用程序。BTCCommunity的探索有韧性，在多年的创新停滞之后，仅仅是开放了些许区块空间和并支持更多数据类型，就带来了社区的跃跃欲试和市场的高度关注，可以预见在拥有更大潜力空间之后，比特币会以怎样的规模席卷世界。

作为比特币的拥簇，Layer 2 Labs非常期待这一天的到来，热切希望与比特币生态的开发者们通力合作，实现比特币的大规模采用。

References

[1]BIP340:https://github.com/bitcoin/bips/blob/master/bip-0340.mediawiki

[2]BIP341:https://github.com/bitcoin/bips/blob/master/bip-0341.mediawiki

[3]BIP342:https://github.com/bitcoin/bips/blob/master/bip-0342.mediawiki

[4]Adam Back:https://twitter.com/adam3us

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