比特币和闪电网络的多资产协议

比特币自从去年 11 月份激活 Taproot 升级之后，似乎很少有新技术方案的声音，而纵观整个 DeFI 领域，闪电网络的 TVL 规模（因为缺乏激励等原因）在一众协议当中也显得毫不起眼，那这种情况有可能改变吗？

（图：闪电网络的TVL变化， 数据来自https://defillama.com/chain/Bitcoin）

今日，闪电网络开发商 Lightning Labs 宣布完成了 7000 万美元 B 轮融资，此外，他们还宣布了一种用于在比特币区块链上发行资产（例如稳定币）的 Taro 协议，据悉，使用这个协议，用户还可以通过闪电网络进行即时、大容量、低费用的交易。

在概念上，Taro 有点类似于早期的彩色币（colored coins），我们知道，USDT 最早就是通过 omni 彩色币协议发行的一种稳定币资产，但由于比特币网络结算慢、费用高的特性，比特币上的 USDT 份额占比已经越来越少（注：具体数据可以参考https://tether.to/en/transparency）。

而不同之处在于， Taro 依赖于比特币的最新升级 Taproot 来构建新的树形结构，其允许开发人员在现有 output 输出中嵌入任意资产元数据，其使用 Schnorr 签名来提高简单性和可扩展性，并且重要的是，它可以与闪电网络上的多跳（multi-hop）交易一起使用。为此，Lightning Labs 还发布了一系列关于 Taro 协议的比特币改进提案（BIP），以征求开发者社区的反馈和意见，你可以在 GitHub‌ 上了解更多信息并阅读完整的 Taro 规范。

Taro 协议的组成部分

要了解 Taro 协议，我们需要先熟悉比特币的几个概念，例如公钥密码学、密码学哈希、默克尔树（Merkle trees）、比特币 UTXO、Taproot 等（关于 Taproot 是什么，推荐阅读 DeFi 之道编写的《比特币Taproot升级终于要来了！一文了解它的过去、现在与未来‌》）。

而 Taro 利用了 Taproot、taptweak、稀疏默克尔树（简称 SMT）以及默克尔和树（Merkle sum trees）概念的组合来发行比特币原生资产，其中，稀疏默克尔树（SMT）和 Merkle sum trees 组合成了稀疏默克尔和树（简称 MS-SMT）。

（注：关于 taptweak 等新概念的解释，有兴趣的读者可以阅读lightning labs的文档‌。）

而这个 MS-SMT 树的根，被添加到一个 taproot 脚本中，并一起创建一个 taproot 地址。

Taro 发行者没有使用自己的区块链，而是将 MS-SMT 树存储在链外，并向资产持有者发出证明。这些资产的所有者可以独立验证其账户是否包含在该树中，是否填写了适当的金额，是否存在相应的 taproot 交易，以及是否在比特币区块链上得到了确认。

而要发行 Taro 资产，我们必须首先创建它的标识符，这是一个 32 字节的资产 ID，它是通过哈希运算三个元素产生的：（1）用于铸造资产的 outpoint，（2）铸造者选择的资产标签（例如品牌名称的哈希）以及（3）与资产相关的元信息（例如链接、图像或文档）。

asset_id = sha256(genesis_outpoint || asset_tag || asset_meta)

一旦发行者发布了交易并在比特币区块链上得到了确认，他就不可逆转地创建了资产。对于观察者来说，这笔交易看起来就像任何其他标准的 taproot 交易。

而发行后的 Taro 资产，既可以在比特币主链上移动，也可以通过闪电网络进行转账。

注：Taro 地址是资产 ID、资产脚本哈希、MS-SMT 树的内部密钥和数量的 bech32 编码标识符，其前缀为 Taro 或 Tarot（测试网）。

bech32(hrp=TaroHrp,asset_id ||asset_script_hash || internal_key || amt)

多跳 Taro 转账

对于Taro 协议而言，闪电网络的多跳支付是非常重要的一项功能。

从历史上看，支付网络都会面临一个自举问题（无论何时创建新资产，都需要创建一个全新的支付网络来满足特定资产的支付需求）。而 Taro 采用了一种支付路由模式，在这种模式中，闪电网络可以服务于任何资产，并且可以克服这个自举问题。

下面我们来通过一个例子理解其中的原理：

想象一下，Alice 和 Bob 有一个容量为 100 美元的闪电网络 USD（L-USD）通道。平衡后，他们都有价值 50 美元的流入流动性，Carol 和 Dave 有一个容量为 100 美元的 L-USD 通道，平衡后，他们都有价值 50 美元的流入流动性。

图：多跳 Taro 转账的示例

如果 Bob 和 Carol 只有一个 BTC 通道，Alice 仍然可以向 Bob 发送 10 美元的 L-USD，Bob 以 BTC 收取少量的路由费，并将 10 美元的 BTC 转发给 Carol，Carol 以 L-USD 收取少量的路由费，并转发 10 美元的 L-USD 到最终目的地——Dave。

这种结构利用了目前闪电网络的网络效应和流动性，来路由转账任意数量的资产，避免了为新资产启动全新网络的需要，并确保比特币支持网络上的所有交易。它还激励了闪电网络中 BTC 流动性的增长，以服务于更广泛的多资产闪电网络。

总结

有关 Taro 协议更深入的技术细节，你可以通过 BIP 进行了解，简而言之，这种 Taproot 原生设计的主要好处有：

可扩展性：单个 Taproot 输出可以包含基本无限数量的 Taro 资产；

可编程性：Taro 资产有一个解锁脚本，类似于普通的比特币 UTXO，使开发者能够将传输条件编程到所述资产中；

可审计性：Taro 使用了特殊的树状结构，允许对已发行的资产进行有效的供应审计；

可用性：特定于资产的地址使钱包足够智能，以防止用户错误地发送错误的资产。

但由于缺乏 token 激励，Taro 协议可能依旧会面临难以大规模扩展的困境，那你认为 Lightning Labs 会选择发行 token 吗？

相关资料：

1、https://lightning.engineering/posts/2022-4-5-taro-launch/

2、https://docs.lightning.engineering/the-lightning-network/taro

3、https://github.com/roasbeef/bips/tree/bip-taro