研究人員發布受 Zcash 啟發的規範，使在不更改共識的情況下實現私密的比特幣轉帳成為可能

目錄

• 你可能想知道
• 主要議題
• 重點摘要表
• 後續...

你可能想知道

• 是否可以在不改變共識規則的情況下，在比特幣上實現類似 Zcash 的私密轉帳？

• 在比特幣上發布的屏蔽層如何在保持可驗證性的同時保護隱私？

主要議題

一個比特幣密碼學開發小組的研究人員發布了一份他們稱為「Shielded Bitcoin（屏蔽比特幣）」的協議規範，描述了一種在比特幣基礎層上實現私密轉帳的方法，該方法可隱藏發件人、收件人和金額，且不需要更改比特幣的共識規則。該規範是一份詳細的技術文件，改編了 Zcash 引入的核心隱私機制，特別是加密票據和零知識證明，並重新詮釋如何將這些原語作為發布資料固定到比特幣帳本上，而不是由單獨的區塊鏈來驗證。

Shielded Bitcoin 的設計將價值存儲為加密票據，概念上類似於 Zcash 的屏蔽票據。屏蔽系統內的每筆轉帳都附帶一個零知識證明，證明兩個基本屬性：首先，花費者控制被消耗的票據；其次，輸入總和等於輸出總和，防止通脹。為了在不揭示哪個加密票據被花費的情況下防止雙重支出，該協議使用一個公開標記稱為 nullifier。nullifier 被發布，以便客戶端和第三方軟件可以檢測並拒絕雙重支付嘗試，同時 nullifier 與特定票據內容之間的關聯保持隱藏。

不同於在其自身共識和區塊鏈中強制執行這些規則的 Zcash，Shielded Bitcoin 採取了不同的方法：轉帳作為資料發佈在比特幣交易中。比特幣基礎層被動地記錄這些資料；比特幣網路本身不驗證屏蔽證明。相反，通常稱為索引器或驗證節點的獨立軟件組件會處理已發布的轉帳，驗證零知識證明，並在鏈下重建屏蔽狀態。這種設計允許 Shielded Bitcoin 在不改變比特幣共識或腳本語義的情況下運作，僅依賴比特幣作為屏蔽轉帳記錄的不變資料可用性層。

這一架構選擇具有明顯的取捨。通過將驗證和狀態重建置於鏈下，Shielded Bitcoin 避免了有爭議的共識變更並降低了部署門檻。然而，這也意味著屏蔽賬本的完整性依賴於外部索引器的可用性和正確性。使用者和錢包軟件必須信任索引器正確驗證證明並維護屏蔽狀態；多個獨立索引器和開源客戶端可減輕這些風險。論文作者明確討論了安全模型以及協議不可避免地揭示的信息：雖然發件人、收件人和金額被隱藏，但諸如時間、交易費用以及輸入和輸出的數量等元資料仍可在鏈上觀察到。規範強調 Shielded Bitcoin 保護誰向誰支付以及支付金額的隱私，但不保護屏蔽轉帳被發布在比特幣上的這一存在本身。

當前規範的一個技術細節是零知識證明系統的選擇。該設計使用 Groth16 證明，這種證明簡潔且驗證高效，但依賴可信設置儀式來生成初始的結構化參考字串。作者指出了這一依賴並概述了權衡：Groth16 產生較小的證明並降低驗證成本，有利於鏈上發布和鏈下驗證，但需要對可信設置進行謹慎處理以避免系統性脆弱性。存在不需要可信設置的替代證明系統，並被作為未來版本的可能選項提及。

關於如何將轉帳嵌入比特幣，論文指出每筆屏蔽轉帳都發布在一個 OP_RETURN 輸出中。對於具有典型輸入和輸出數量的轉帳（例如兩入兩出），作者的測量表明發布的資料大約佔用 625 vbytes。此大小估計取決於 Bitcoin Core 的預設值和允許的 OP_RETURN 大小；該設計目前依賴某些 Bitcoin Core 版本中存在的較大 OP_RETURN 預設值。作者承認 OP_RETURN 大小的預設值受節點運營者政策影響，可能會被運營者集體恢復為較小值，因此載有屏蔽轉帳的交易的轉發和傳播依賴於礦工和節點對較大 OP_RETURN 限制的充分支持。

該規範故意僅涵蓋屏蔽系統內部的轉帳。論文中未在同一文件中最終確定將 BTC 進入（peg-in）和退出（peg-out）屏蔽環境的機制。相反，作者計劃發表一篇後續論文來處理那些進出機制，基於先前稱為 Bitcoin PIPEs v2 的研究。PIPEs v2 描述了加密比特幣簽名密鑰的技術，使其只能通過出示有效證明來恢復；該方法可用於在不修改共識規則的情況下將屏蔽票據與鏈上 BTC 的保管綁定，但具體細節將在後續工作中說明。

該規範還勾勒了一個可選的合規層。在該設計中，經認證的「信託機構」可以證明某些存款的來源，使受監管的機構能在不揭示整個轉移圖的情況下驗證票據的來源。缺乏此類證明的票據仍然有效且保持私密。這一可選功能旨在在某些行為者的監管要求與普通使用者的協議隱私保障之間取得平衡。

運營考量和生態系統背景對評估也很重要。將屏蔽轉帳作為鏈上資料發布會增加區塊鏈的負擔，並對比特幣節點施加轉發和存儲成本。依賴索引器引入了一種類似於其他 L2 或鏈下方案的生態系統依賴；Shielded Bitcoin 的健壯性將取決於索引器、客戶端實現的多樣性以及驗證證明的透明流程。密碼學原語的選擇、可信設置程序以及與現有比特幣工具的整合將影響採用和使用者與服務提供者之間的信任。

總之，Shielded Bitcoin 規範提出了一條可行的路徑，將類似 Zcash 的隱私帶到比特幣基礎層而無需協議分叉。它將加密票據、零知識證明和 nullifier 適配到一種模型中，其中比特幣帳本用於資料發布，而驗證由鏈下索引器執行。該設計明確指出了它所保護的隱私和仍然可觀察的部分。關於 peg-in/peg-out 機制、證明的可信設置、鏈上資料大小與轉發策略，以及索引器生態系統的實際安全等重要未解問題仍然存在。作者將該文件作為對這些持續討論的嚴謹貢獻，並邀請審查與進一步研究。

重點摘要表

後續...

Shielded Bitcoin 規範為關於比特幣隱私的持續辯論貢獻了一個具體且可同行審查的設計。通過避免共識變更，它降低了一個實驗障礙，但也將驗證和狀態管理的負擔轉移給索引器和客戶端軟件的生態系統。未來工作必須澄清安全的 peg 機制，考慮不需要可信設置的替代證明系統，並評估在鏈上存儲屏蔽轉帳資料的長期運營成本。採用情況將取決於社群對增加鏈上資料的接受度、索引器實現的韌性以及節點運營者支持所需 OP_RETURN 容量的意願。持續的技術審查、開源實作和互操作性測試將決定 Shielded Bitcoin 是否能在平衡監管和生態系統限制的同時，成為比特幣使用者的實用隱私層。