Shielded Bitcoin：在比特币基础层实现交易隐私的新协议提案

一份名为“Shielded Bitcoin”的新协议提案已正式发布，旨在为比特币（BTC）的基础层提供交易隐私保护。这项题为《Shielded Bitcoin：比特币L1上的私密转账》的研究由Alloc Init的研究人员Clara Shikhelman、Mikhail Komarov和Aleksei Moskvin共同撰写。该研究提出，无需对共识规则进行更改或实施软分叉，即可在比特币网络中实现类似Zcash的私密转账功能。

什么是Shielded Bitcoin？

根据公开发布的研究内容，Shielded Bitcoin被设计为运行在比特币之上的元协议（metaprotocol），而非依赖独立的区块链或中心化运营商。该系统将价值存储在加密的“票据”（notes）中；当票据被花费时，系统会生成一个公开的标识符——称为“空值化器”（nullifiers），用于标记已花费的票据，同时不泄露交易的来源；此外，系统还利用零知识证明来验证交易的有效性。其核心目标是防止转账金额、发送方、接收方以及交易之间的关联关系被公开可见。

该系统的一个显著特点是，比特币网络本身并不直接验证Shielded Bitcoin的规则。Shielded Bitcoin的数据可以通过OP_RETURN、见证字段（witness fields）或其他类似的数据传输方式嵌入到比特币交易中。比特币矿工和节点不会检查这些数据是否符合Shielded Bitcoin的有效性要求。相反，一个专门的Shielded Bitcoin索引器会通过追踪比特币区块链来重放交易，并将无效交易从协议状态中排除。

在Shielded Bitcoin中，相当于比特币UTXO模型的是“票据”结构。当一张票据被花费时，具体是哪张票据被花费并不会被明确展示。取而代之的是，系统会发出与零知识证明相关联的空值化器。该证明确认了以下几点：被花费的票据是有效的；用户拥有必要的支出权限；空值化器是正确生成的；且在交易过程中没有创建新的比特币。如果重复使用之前已经用过的空值化器，系统将检测到双重支付企图。

研究人员指出，这种架构消除了用户对服务提供商、协调者或独立共识网络的信任需求。只需运行一个比特币节点和一个Shielded Bitcoin索引器，就足以验证整个系统的运作。私钥始终保留在用户手中。该设计的隐私模型在很大程度上受到了Zcash屏蔽池（shielded pool）架构的启发。

关于Shielded Bitcoin与比特币网络的连接机制，此前由研究人员开发的PIPEs机制尤为突出。PIPEs旨在通过将零知识证明的结果与比特币现有的签名验证机制相链接，使资金能够以密码学控制的方式存放在比特币L1的金库中。Komarov认为，因此该系统可以在不需要软分叉或硬分叉的情况下运行。

然而，目前发布的工作成果尚不代表比特币协议的正式更新，也不是一个广泛使用的现成产品。虽然本文主要聚焦于屏蔽系统内的转账模型，但研究也明确指出，比特币的存入和取出机制（即peg-in和peg-out结构）属于更广泛的系统设计的一部分，并未包含在本次研究的范围内。