5.2 双叶子节点的Taproot编程
场景设计
Alice想安全地发送一些测试网比特币到中间地址，这个地址可以用三种方式解锁：
Key Path（密钥路径）: Alice随时用她的私钥取回资金，无需任何条件。
Script Path（脚本路径）1 : 任何知道秘密前像（preimage）"helloworld"的人（比如Carol）可以通过脚本条件领取资金。
Script Path（脚本路径）2:Bob 使用他的私钥签名也可以解锁
提交交易(Commit)
提交交易（Commit）: Alice将资金发送到这个中间地址。这次中间地址产生，所需要的是Alice的内部公钥和更复杂的双叶子脚本Tweak所产生的。这具体在我们的代码中是这样的：首先哈希锁脚本是
hash_script = Script([
'OP_SHA256',
preimage_hash,
'OP_EQUALVERIFY',
'OP_TRUE'
])Bob的签名脚本是
bob_script = Script([
bob_public.to_x_only_hex(),
'OP_CHECKSIG'
])两者合成默克尔数：
all_leafs = [hash_script, bob_script]再产生的Taproot地址
taproot_address = alice_public.get_taproot_address(all_leafs)我们知道，这里用了库函数的get_taproot_address方法，背后其实就是Q = P + H(P || T) × G
我们的代码如下：
"""
Bob + HTLC 双叶子脚本测试 - Commit 脚本
创建一个包含 hash script (helloworld) 和 Bob script 的双脚本 Taproot 地址
这样我们可以测试 Bob Script Path 是否正确工作
=== 脚本树结构 ===
简单的双叶子树:
ROOT
/ \
/ \
HASH BOB
(hello (P2PK)
world)
三种花费方式：
1. Script Path 1：任何人提供 preimage "helloworld" 来花费
2. Script Path 2：Bob 使用私钥签名来花费
3. Key Path：Alice 用私钥直接花费
"""
from bitcoinutils.setup import setup
from bitcoinutils.utils import to_satoshis
from bitcoinutils.script import Script
from bitcoinutils.transactions import Transaction, TxInput, TxOutput
from bitcoinutils.keys import PrivateKey
import hashlib
def main():
# 设置测试网
setup('testnet')
# Alice 的密钥（内部密钥，Key Path）
alice_private = PrivateKey('cRxebG1hY6vVgS9CSLNaEbEJaXkpZvc6nFeqqGT7v6gcW7MbzKNT')
alice_public = alice_private.get_public_key()
# Bob 的密钥（Script Path 2）
bob_private = PrivateKey('cSNdLFDf3wjx1rswNL2jKykbVkC6o56o5nYZi4FUkWKjFn2Q5DSG')
bob_public = bob_private.get_public_key()
# 创建 preimage 的哈希（Script Path 1）
preimage = "helloworld"
preimage_bytes = preimage.encode('utf-8')
preimage_hash = hashlib.sha256(preimage_bytes).hexdigest()
# Script Path 1: 哈希锁脚本 - 验证 preimage
hash_script = Script([
'OP_SHA256',
preimage_hash,
'OP_EQUALVERIFY',
'OP_TRUE'
])
# Script Path 2: Bob 的签名脚本 - P2PK
bob_script = Script([
bob_public.to_x_only_hex(),
'OP_CHECKSIG'
])
print("=== Bob + Hash 双脚本 Taproot 地址信息 ===")
print(f"Alice 私钥 (Key Path): {alice_private.to_wif()}")
print(f"Alice 公钥 (Internal Key): {alice_public.to_hex()}")
print(f"Bob 私钥 (Script Path 2): {bob_private.to_wif()}")
print(f"Bob 公钥 (Script Path 2): {bob_public.to_hex()}")
print(f"Bob 公钥 (x-only): {bob_public.to_x_only_hex()}")
print(f"Preimage (Script Path 1): {preimage}")
print(f"Preimage Hash: {preimage_hash}")
# 按照验证的双脚本模式创建脚本树：平铺结构
all_leafs = [hash_script, bob_script]
# 创建 Taproot 地址
taproot_address = alice_public.get_taproot_address(all_leafs)
print(f"\nTaproot 地址: {taproot_address.to_string()}")
print(f"\n=== 脚本路径信息 ===")
print(f"Hash Script (索引 0): {hash_script}")
print(f"Bob Script (索引 1): {bob_script}")
print(f"\n=== 使用说明 ===")
print("1. 向这个 Taproot 地址发送比特币")
print("2. 可以通过以下三种方式花费:")
print(" - Key Path: Alice 使用她的私钥直接签名")
print(" - Script Path 1: 任何人提供正确的 preimage 'helloworld'")
print(" - Script Path 2: Bob 使用他的私钥签名")
print(f"\n=== 脚本树结构 ===")
print("简单的双叶子树:")
print(" ROOT")
print(" / \\")
print(" / \\")
print("HASH BOB")
print("(hello (P2PK)")
print(" world) ")
# 验证 Control Block 构造
from bitcoinutils.utils import ControlBlock
print(f"\n=== Control Block 预览 ===")
# Hash Script Control Block (索引 0)
hash_cb = ControlBlock(alice_public, all_leafs, 0, is_odd=taproot_address.is_odd())
print(f"Hash Script Control Block: {hash_cb.to_hex()}")
# Bob Script Control Block (索引 1)
bob_cb = ControlBlock(alice_public, all_leafs, 1, is_odd=taproot_address.is_odd())
print(f"Bob Script Control Block: {bob_cb.to_hex()}")
print(f"\n✅ 准备就绪！向地址 {taproot_address.to_string()} 发送测试币后，")
print("就可以测试 Bob Script Path 是否正确工作了！")
if __name__ == "__main__":
main()代码运行后产生了一个中间地址
tb1p93c4wxsr87p88jau7vru83zpk6xl0shf5ynmutd9x0gxwau3tngq9a4w3z整体代码的运行结果如下：
=== Bob + Hash 双脚本 Taproot 地址信息 ===
Alice 私钥 (Key Path): cRxebG1hY6vVgS9CSLNaEbEJaXkpZvc6nFeqqGT7v6gcW7MbzKNT
Alice 公钥 (Internal Key): 0250be5fc44ec580c387bf45df275aaa8b27e2d7716af31f10eeed357d126bb4d3
Bob 私钥 (Script Path 2): cSNdLFDf3wjx1rswNL2jKykbVkC6o56o5nYZi4FUkWKjFn2Q5DSG
Bob 公钥 (Script Path 2): 0284b5951609b76619a1ce7f48977b4312ebe226987166ef044bfb374ceef63af5
Bob 公钥 (x-only): 84b5951609b76619a1ce7f48977b4312ebe226987166ef044bfb374ceef63af5
Preimage (Script Path 1): helloworld
Preimage Hash: 936a185caaa266bb9cbe981e9e05cb78cd732b0b3280eb944412bb6f8f8f07af
Taproot 地址: tb1p93c4wxsr87p88jau7vru83zpk6xl0shf5ynmutd9x0gxwau3tngq9a4w3z
=== 脚本路径信息 ===
Hash Script (索引 0): ['OP_SHA256', '936a185caaa266bb9cbe981e9e05cb78cd732b0b3280eb944412bb6f8f8f07af', 'OP_EQUALVERIFY', 'OP_TRUE']
Bob Script (索引 1): ['84b5951609b76619a1ce7f48977b4312ebe226987166ef044bfb374ceef63af5', 'OP_CHECKSIG']
=== 使用说明 ===
1. 向这个 Taproot 地址发送比特币
2. 可以通过以下三种方式花费:
- Key Path: Alice 使用她的私钥直接签名
- Script Path 1: 任何人提供正确的 preimage 'helloworld'
- Script Path 2: Bob 使用他的私钥签名
=== 脚本树结构 ===
简单的双叶子树:
ROOT
/ \
/ \
HASH BOB
(hello (P2PK)
world)
=== Control Block 预览 ===
Hash Script Control Block: c050be5fc44ec580c387bf45df275aaa8b27e2d7716af31f10eeed357d126bb4d32faaa677cb6ad6a74bf7025e4cd03d2a82c7fb8e3c277916d7751078105cf9df
Bob Script Control Block: c050be5fc44ec580c387bf45df275aaa8b27e2d7716af31f10eeed357d126bb4d3fe78d8523ce9603014b28739a51ef826f791aa17511e617af6dc96a8f10f659e
✅ 准备就绪！向地址 tb1p93c4wxsr87p88jau7vru83zpk6xl0shf5ynmutd9x0gxwau3tngq9a4w3z 发送测试币后，
就可以测试 Bob Script Path 是否正确工作了！三种花费路径揭示（Reveal Transaction)
1. Script Path 1- 用preimage解开哈希锁
关键代码片段，control block 的写法：
control_block = ControlBlock(
alice_public, # internal_pub
all_leafs, # all_leafs
0, # script_index (hash_script 是第 0 个)
is_odd=taproot_address.is_odd()
)见证数据的构成：
tx.witnesses.append(TxWitnessInput([
preimage_hex, # preimage 的十六进制
hash_script.to_hex(), # 脚本的十六进制
control_block.to_hex() # 控制块的十六进制
]))注意Script Path 花费 - 不需要签名，只需要提供 preimage。
完整的代码如下：
from bitcoinutils.setup import setup
from bitcoinutils.utils import to_satoshis, ControlBlock
from bitcoinutils.script import Script
from bitcoinutils.transactions import Transaction, TxInput, TxOutput, TxWitnessInput
from bitcoinutils.keys import PrivateKey
import hashlib
def main():
setup('testnet')
# Alice 的密钥（内部密钥）
alice_private = PrivateKey('cRxebG1hY6vVgS9CSLNaEbEJaXkpZvc6nFeqqGT7v6gcW7MbzKNT')
alice_public = alice_private.get_public_key()
# Bob 的密钥
bob_private = PrivateKey('cSNdLFDf3wjx1rswNL2jKykbVkC6o56o5nYZi4FUkWKjFn2Q5DSG')
bob_public = bob_private.get_public_key()
# Preimage 和哈希
preimage = "helloworld"
preimage_hex = preimage.encode('utf-8').hex()
preimage_hash = hashlib.sha256(preimage.encode('utf-8')).hexdigest()
# 重建脚本（必须与 commit 时完全相同）
hash_script = Script(['OP_SHA256', preimage_hash, 'OP_EQUALVERIFY', 'OP_TRUE'])
bob_script = Script([bob_public.to_x_only_hex(), 'OP_CHECKSIG'])
# 重建脚本树
all_leafs = [hash_script, bob_script]
taproot_address = alice_public.get_taproot_address(all_leafs)
print(f"=== Hash Script Path 解锁 ===")
print(f"Taproot 地址: {taproot_address.to_string()}")
print(f"Preimage: {preimage}")
print(f"Preimage Hex: {preimage_hex}")
print(f"使用脚本: {hash_script} (索引 0)")
# 输入信息（需要替换为实际的 UTXO）
commit_txid = "f02c055369812944390ca6a232190ec0db83e4b1b623c452a269408bf8282d66" # 替换为实际的交易ID
input_amount = 0.00001234 # 5000 satoshis，替换为实际金额
output_amount = 0.00001034 # 4500 satoshis，扣除手续费
# 构建交易
txin = TxInput(commit_txid, 0)
# 输出到 Alice 的简单 Taproot 地址
txout = TxOutput(to_satoshis(output_amount), alice_public.get_taproot_address().to_script_pub_key())
tx = Transaction([txin], [txout], has_segwit=True)
# 创建 Control Block
# hash_script 是索引 0
control_block = ControlBlock(
alice_public, # internal_pub
all_leafs, # all_leafs
0, # script_index (hash_script 是第 0 个)
is_odd=taproot_address.is_odd()
)
print(f"Control Block: {control_block.to_hex()}")
# Script Path 花费 - 不需要签名，只需要提供 preimage
# 见证数据格式：[preimage, script, control_block]
tx.witnesses.append(TxWitnessInput([
preimage_hex, # preimage 的十六进制
hash_script.to_hex(), # 脚本的十六进制
control_block.to_hex() # 控制块的十六进制
]))
# 输出信息
print(f"\n=== 交易信息 ===")
print(f"Input Amount: {input_amount} tBTC ({to_satoshis(input_amount)} satoshis)")
print(f"Output Amount: {output_amount} tBTC ({to_satoshis(output_amount)} satoshis)")
print(f"Fee: {input_amount - output_amount} tBTC ({to_satoshis(input_amount - output_amount)} satoshis)")
print(f"TxId: {tx.get_txid()}")
print(f"Raw Tx: {tx.serialize()}")
print(f"\n=== 验证 ===")
# 验证 Control Block 是否与预期一致
# 基于之前的成功经验，hash script (索引 0) 的 Control Block 应该是：
expected_hash_cb = "c050be5fc44ec580c387bf45df275aaa8b27e2d7716af31f10eeed357d126bb4d312273573f45d51a1c48a75e76fe1d955f9f00acb1fe288510ab242f0851a7bf5"
our_cb = control_block.to_hex()
print(f"我们的 Control Block: {our_cb}")
print(f"预期 Control Block: {expected_hash_cb}")
print(f"Control Block 匹配: {'✅' if our_cb == expected_hash_cb else '❌'}")
if our_cb != expected_hash_cb:
print("⚠️ Control Block 不匹配，可能需要调整参数")
else:
print("✅ Control Block 正确，交易应该能成功！")
print(f"\n📝 使用说明:")
print("1. 替换 commit_txid 和 input_amount 为实际值")
print("2. 任何知道 preimage 'helloworld' 的人都可以执行此花费")
print("3. 不需要任何私钥，只需要知道 preimage")
if __name__ == "__main__":
main()运行的结果请见
https://mempool.space/testnet/tx/b61857a05852482c9d5ffbb8159fc2ba1efa3dd16fe4595f121fc35878a2e430从mempool浏览器的链上数据上显示的上一节课程内容中我们熟悉的HTLC解锁的结构。
2. Script Path 2- 用Bob签名解开哈希锁
关键代码片段，control block 的写法：
# 构造 Control Block（基于双 hashlock 成功经验，Bob Script 索引 = 1）
control_block = ControlBlock(
alice_public, # internal_pub
all_leafs, # all_leafs
1, # script_index (bob_script 是索引 1)
is_odd=taproot_address.is_odd()
)签名部分的写法：
from bitcoinutils.setup import setup
from bitcoinutils.utils import to_satoshis, ControlBlock
from bitcoinutils.script import Script
from bitcoinutils.transactions import Transaction, TxInput, TxOutput, TxWitnessInput
from bitcoinutils.keys import PrivateKey
import hashlib
def main():
setup('testnet')
# Alice 和 Bob 的密钥
alice_private = PrivateKey('cRxebG1hY6vVgS9CSLNaEbEJaXkpZvc6nFeqqGT7v6gcW7MbzKNT')
alice_public = alice_private.get_public_key()
bob_private = PrivateKey('cSNdLFDf3wjx1rswNL2jKykbVkC6o56o5nYZi4FUkWKjFn2Q5DSG')
bob_public = bob_private.get_public_key()
# 构造 hash_script 和 bob_script
preimage = "helloworld" # 实际使用时请替换
preimage_hash = hashlib.sha256(preimage.encode('utf-8')).hexdigest()
hash_script = Script(['OP_SHA256', preimage_hash, 'OP_EQUALVERIFY', 'OP_TRUE'])
bob_script = Script([bob_public.to_x_only_hex(), 'OP_CHECKSIG'])
# 构造 Taproot 地址（包含两个叶子）
all_leafs = [hash_script, bob_script]
taproot_address = alice_public.get_taproot_address(all_leafs)
print(f"Taproot 地址: {taproot_address.to_string()}")
print(f"Bob 公钥 (x-only): {bob_public.to_x_only_hex()}")
print(f"Bob Script: {bob_script}")
# UTXO 信息（请替换为实际 UTXO）
commit_txid = "8caddfad76a5b3a8595a522e24305dc20580ca868ef733493e308ada084a050c" # UTXO 的 txid
vout = 1 # UTXO 的索引
input_amount = 0.00001111 # 输入金额（BTC）
output_amount = 0.00000900 # 输出金额（BTC），已扣除手续费
# 构造交易
txin = TxInput(commit_txid, vout)
txout = TxOutput(to_satoshis(output_amount), bob_public.get_taproot_address().to_script_pub_key())
tx = Transaction([txin], [txout], has_segwit=True)
# 构造 Control Block（bob_script 索引为 1）
control_block = ControlBlock(
alice_public,
all_leafs,
1, # bob_script 在 all_leafs 中的索引
is_odd=taproot_address.is_odd()
)
print(f"Control Block: {control_block.to_hex()}")
# 用 Bob 的私钥进行 Script Path 签名（标准写法）
sig = bob_private.sign_taproot_input(
tx, 0,
[taproot_address.to_script_pub_key()],
[to_satoshis(input_amount)],
script_path=True,
tapleaf_script=bob_script,
tweak=False
)
print(f"签名: {sig}")
# 构造见证数据
tx.witnesses.append(TxWitnessInput([
sig,
bob_script.to_hex(),
control_block.to_hex()
]))
print(f"TxId: {tx.get_txid()}")
print(f"Raw Tx: {tx.serialize()}")
print("\n请将原始交易广播到 testnet 网络。")
if __name__ == "__main__":
main() 结果运行如下
https://mempool.space/testnet/tx/185024daff64cea4c82f129aa9a8e97b4622899961452d1d144604e65a70cfe0解释一下链上各部分的含义：
① 签名
26a0eadca0bba3d1bb6f82b8e1f76e2d84038c97a92fa95cc0b9f6a6a59bac5f9977d7cb33dbd188b1b84e6d5a9447231353590578f358b2f18a66731f9f1c5c这是 Bob 用私钥 对该输入（包括 bob_script 作为 tapleaf）做的 Schnorr 签名。
该签名证明了 Bob 拥有 bob_script 中公钥的私钥，且同意花费这笔 UTXO。
② 脚本（bob_script）
2084b5951609b76619a1ce7f48977b4312ebe226987166ef044bfb374ceef63af5ac20 开头，后面 32 字节是 Bob 的 x-only 公钥（84b595...63af5），ac 是 OP_CHECKSIG。
反汇编为：
OP_PUSHBYTES_32 84b5951609b76619a1ce7f48977b4312ebe226987166ef044bfb374ceef63af5
OP_CHECKSIG这就是 Taproot 地址的第二个叶子脚本（bob_script），只有 Bob 能签名花费。
③ 控制块（Control Block）
c050be5fc44ec580c387bf45df275aaa8b27e2d7716af31f10eeed357d126bb4d3fe78d8523ce9603014b28739a51ef826f791aa17511e617af6dc96a8f10f659eControl Block 证明 bob_script 是该 Taproot 地址的一个叶子。
结构为：
1 字节前缀（c0...，包含奇偶性和内部公钥信息）
32 字节内部公钥（Alice 的 x-only 公钥）
32 字节 Merkle sibling（另一个叶子的哈希，即 hash_script 的哈希）
验证者用 Control Block + bob_script 可以重建 Taproot Merkle root，进而验证该脚本属于该地址。
3. Key Path - 用Alice签名解锁
这个跟上一节的类似，完整代码如下
from bitcoinutils.setup import setup
from bitcoinutils.utils import to_satoshis
from bitcoinutils.script import Script
from bitcoinutils.transactions import Transaction, TxInput, TxOutput, TxWitnessInput
from bitcoinutils.keys import PrivateKey
import hashlib
def main():
setup('testnet')
# Alice 的密钥（内部密钥）
alice_private = PrivateKey('cRxebG1hY6vVgS9CSLNaEbEJaXkpZvc6nFeqqGT7v6gcW7MbzKNT')
alice_public = alice_private.get_public_key()
# Bob 的密钥
bob_private = PrivateKey('cSNdLFDf3wjx1rswNL2jKykbVkC6o56o5nYZi4FUkWKjFn2Q5DSG')
bob_public = bob_private.get_public_key()
# 重建脚本（Key Path 花费需要完整的脚本树信息来计算 tweak）
preimage = "helloworld"
preimage_hash = hashlib.sha256(preimage.encode('utf-8')).hexdigest()
hash_script = Script(['OP_SHA256', preimage_hash, 'OP_EQUALVERIFY', 'OP_TRUE'])
bob_script = Script([bob_public.to_x_only_hex(), 'OP_CHECKSIG'])
# 重建脚本树
all_leafs = [hash_script, bob_script]
taproot_address = alice_public.get_taproot_address(all_leafs)
print(f"=== Alice Key Path 解锁 ===")
print(f"Taproot 地址: {taproot_address.to_string()}")
print(f"Alice 私钥: {alice_private.to_wif()}")
print(f"Alice 公钥: {alice_public.to_hex()}")
print(f"花费方式: Key Path (最私密)")
# 输入信息（需要替换为实际的 UTXO）
commit_txid = "9fafbb99a88e75e2c023bd89d2c7ad7f55be7c615d99737700ed97636e7d069b" # 替换为实际的交易ID
input_amount = 0.00001266 # 5000 satoshis，替换为实际金额
output_amount = 0.00001066 # 4500 satoshis，扣除手续费
# 构建交易
txin = TxInput(commit_txid, 0)
# 输出到 Alice 的简单 Taproot 地址
txout = TxOutput(to_satoshis(output_amount), alice_public.get_taproot_address().to_script_pub_key())
tx = Transaction([txin], [txout], has_segwit=True)
print(f"\n=== 交易构建 ===")
print(f"Input: {commit_txid}:0")
print(f"Output: {alice_public.get_taproot_address().to_string()}")
# Alice 使用 Key Path 签名
# Key Path 需要完整的脚本树信息来计算正确的 tweak
sig = alice_private.sign_taproot_input(
tx,
0,
[taproot_address.to_script_pub_key()], # 输入的 scriptPubKey
[to_satoshis(input_amount)], # 输入金额
script_path=False, # Key Path 花费
tapleaf_scripts=all_leafs # 完整的脚本树（用于计算 tweak）
)
print(f"Alice 签名: {sig}")
# Key Path 花费的见证数据只包含签名
tx.witnesses.append(TxWitnessInput([sig]))
# 输出信息
print(f"\n=== 交易信息 ===")
print(f"Input Amount: {input_amount} tBTC ({to_satoshis(input_amount)} satoshis)")
print(f"Output Amount: {output_amount} tBTC ({to_satoshis(output_amount)} satoshis)")
print(f"Fee: {input_amount - output_amount} tBTC ({to_satoshis(input_amount - output_amount)} satoshis)")
print(f"TxId: {tx.get_txid()}")
print(f"Raw Tx: {tx.serialize()}")
print(f"\n=== Key Path 特性 ===")
print("✅ 只需要 Alice 的私钥")
print("✅ 见证数据只有一个签名，最小化")
print("✅ 外界无法知道还有其他花费路径（完美隐私）")
print("✅ 与普通的单签名交易无法区分")
print("✅ 手续费最低，因为见证数据最少")
print(f"\n=== 见证数据分析 ===")
print("Key Path 见证数据结构:")
print(" [alice_signature] <- 只有一个元素")
print("")
print("对比 Script Path 见证数据结构:")
print(" [signature/preimage, script, control_block] <- 三个元素")
print("")
print("这就是 Key Path 的优势：简洁、私密、高效！")
print(f"\n📝 使用说明:")
print("1. 替换 commit_txid 和 input_amount 为实际值")
print("2. 只有 Alice 可以执行此花费")
print("3. 这是最推荐的花费方式（如果 Alice 同意）")
if __name__ == "__main__":
main()运行结果见浏览器，一个典型的签名+公钥 解锁的链上结构：
https://mempool.space/testnet/tx/b11f27fdbe2323179260093f387a1ab5d5c1ea4b5524e2facd89813fe1daca8d至此，我们掌握了更复杂的双叶子节点形成的taproot地址的编程。
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