Czym jest taproot i jak aktualizacja wpłynie na Bitcoina?

Charakter rozwoju Bitcoina zapewnia, że aktualizacje będą wprowadzane powoli. Każda zmiana podstawowej mechaniki pierwotnego łańcucha blokowego wymaga konsensusu od ogromnego odsetka wydobywców bitcoinów . Bez tego konsensusu zmiany nie mogą stać się trwałe. Chociaż tworzy to pewien stopień stabilności, może również mieć reperkusje. Powolny rozwój pozwala mniejszym, bardziej zwinnym zasobom cyfrowym rozwijać się poprzez rekompensowanie postrzeganych słabych stron Bitcoina. Jednak Bitcoin pozostaje progenitorem i publiczną twarzą branży blockchain. W związku z tym sektor kryptowalut z niecierpliwością czeka na nadchodzącą modernizację Taproot w listopadzie 2021 r. — pierwszą dużą zmianę Bitcoina od 2017 r.

Ostatnia duża aktualizacja wprowadziła koncepcję Segregated Wit, czyli SegWit, do głównego protokołu Bitcoin. Usunęło to powiązane dane podpisu, zwalniając w ten sposób miejsce na dodatkowe transakcje. Pomimo stosunkowo niewinnego charakteru uaktualnienia SegWit w społeczności pojawił się schizm, co doprowadziło do wykucia Bitcoin Cash, a ostatecznie do późniejszej wojny haszowej w 2018 roku. Technologia Bitcoin i blockchain pojawiła się bez skojarzenia z schizmem, a warianty Bitcoin Cash z czasem się schybiały.

Natomiast proponowana aktualizacja Taproot okazała się znacznie mniej kontrowersyjna. Społeczność Bitcoin ustanowiła datę śmierci 11 sierpnia, po której Taproot zostanie zmuszony do powrotu do rozwoju. Ponad 90% górników bitcoinów zasygnalizowało swoje wsparcie na początku czerwca 2021 r. podczas tej fazy „Speedy Trial”, „blokując” aktywację Taproot – daleko przed proponowanym terminem. 

Czym jest Taproot?

Taproot to duża aktualizacja do Bitcoin, która zasadniczo zmieni sposób przetwarzania transakcji. Aby przeprowadzić proponowaną aktualizację, przeprowadza się „miękki widelec”, który zmienia reguły ważności dla wszystkich nowo ukończonych bloków.Blok, który zostanie uznany za ważny przed widelcem – na przykład taki, który zawierał dane podpisu przed widelcem SegWit – nie będzie już liczony jako ważny w nowym zestawie reguł. Nowa aktualizacja ma wpływ tylko na bloki górnicze i nie ma wpływu wstecznego na bloki w łańcuchu. Co więcej, wszyscy górnicy nadal działający na węźle w starym zestawie reguł będą postrzegać reguły widelca miękkiego jako prawidłowe.

Aktualizacja Taproot – znana jako propozycja ulepszenia bitcoina 0341 lub BIP 0341 – dodaje kilka nowych funkcji do łańcucha blokowego Bitcoina, które pomagają zwiększyć funkcjonalność inteligentnych kontraktów. Główną wśród nich jest koncepcja podpisu Schnorr , który znacznie zwiększa zarówno prywatność, jak i wydajność nowych transakcji. Poza zmianą algorytmu sygnatury Taproot obejmuje również wprowadzenie gałęzi Merkle, technologii, która zaciemnia niewykonane aspekty transakcji.

Zmiany wprowadzone podczas aktualizacji Taproot poprawią funkcjonalność zaplecza Bitcoin w sposób, który nie jest natychmiast widoczny dla zwykłych użytkowników. Jednak te nowe aspekty zwiększą wydajność i użyteczność dla programistów pracujących z siecią Bitcoin. Drugowarstwowe rozwiązania, takie jak Lightning Network, skorzystają z tych dodatków, pomagając zmniejszyć tarcie transakcyjne w okresach dużego ruchu.

W jaki sposób system podpisów cyfrowych Schnorr jest zintegrowany z Bitcoinami?

Własność i dowód tożsamości w ekosystemie Bitcoin wymagają podpisu cyfrowego. Ten podpis identyfikuje portfel i potwierdza, że ma on niezbędne uprawnienia i klucz prywatny do wykonania żądanej transakcji. Te podpisy cyfrowe opierają się na algorytmie, który zapewnia środki do weryfikacji uprawnień, zapewniając jednocześnie łatwe bezpieczeństwo. Przed aktualizacją Taproot Bitcoin polegał na modelu ECDSA dla algorytmów sygnatur.

GdySatoshi Nakamoto zaprezentował Bitcoin, podpisy Schnorr były dobrze znaną koncepcją, ale dopiero niedawno wypadły z praw autorskich. W związku z tym wybrał zamiast tego algorytm cyfrowego podpisu krzywej eliptycznej, czyli ECDSA. W przeciwieństwie do sygnatur Schnorra, ECDSA było open source, łatwo dostępne i obsługiwane przez różne platformy. Zastąpienie modelu ECDSA Bitcoina sygnaturami Schnorr eliminuje kilka nieefektywności w blockchain, zapewniając jednocześnie kilka nowych opcji walidacji transakcji.

ECDSA jest ewolucją wcześniejszego algorytmu DSA, który powstał jako obejście dla autorskiego podpisu Schnorr. Sygnaty Schnorr wykorzystują prostszy algorytm niż pochodny, liniowy, co pozwala na użycie algebry opartej na sygnaturach, co pozwala na bardziej złożone zabezpieczenia kryptograficzne. Podstawa transakcji z wieloma podpisami opiera się na zdolności Schnorra do tworzenia kluczy zbiorczych.

Dzięki Bitcoinowi wszystkie złożone transakcje mogą być wyświetlane jako pojedynczy klucz publiczny. Natomiast w przypadku ECDSA obserwatorzy mogą zobaczyć każdy potencjalny oddział transakcji — nawet te, które nie zostały zrealizowane — teraz zobaczą tylko jedną wykonaną transakcję.

Jest to część Merklized Alternative Script Tree lub MAST. Drzewa Merkle używają kaskadowego hasza, aby uprościć weryfikację transakcji — a podpisy Schnorr pozwalają na wyświetlanie tylko widoczności wykonanej transakcji podmiotom zewnętrznym. Wszelkie inne zmienne lub potencjalne sposoby realizacji pozostają ukryte, znacznie zwiększając prywatność Bitcoin.

Jak taproot wpływa na cenę Bitcoina?

Aktualizacja Taproot stanowi duży krok naprzód w bazie technologicznej Bitcoin. Zastąpienie nieefektywnego algorytmu ECDSA sygnaturami Schnorr umożliwia programistom wprowadzenie różnych nowych systemów, które przynoszą korzyści użytkownikom końcowym. Chociaż korzyść może nie być natychmiast widoczna dla inwestorów bitcoinów, nadal będzie miała wpływ na codzienne koszty operacyjne.

Eliminacja niepotrzebnych danych w ramach prostych transakcji zmniejsza ich zapotrzebowanie na przestrzeń, umożliwiając w ten sposób więcej transakcji w każdym zakończonym bloku. Zwiększa to szybkość przetwarzania złożonych transakcji Bitcoin, ale skutkuje również niższymi kosztami transakcji.

Poza bezpośrednią ekonomią Taproot wprowadza również potencjał nowej technologii blockchain. Transakcje wielosygnaturowe lub wielosig pozwalają na bardziej złożone systemy zbudowane wokół Bitcoina. W toku jest już kilka projektów, które będą korzystać z tej funkcji. Umiejętność wykonywania złożonej matematyki wymagającej wielu podpisów, ponieważ zmienne otwierają przed programistami drzwi do tworzenia nowych i innowacyjnych systemów, wnosząc większą wartość do platformy.

Taproot oferuje również korzyści dla drugiej warstwy Lightning Network. Sieć Lightning Network, opracowana pod koniec 2017 r. w wyniku silnego korku, jest rozwiązaniem pozałańcuchowym, które zmniejsza obciążenie samego Bitcoina. Wcześniej zależało to od koncepcji HTLC lub haszowanych umów z blokadą czasu, które opierają się na obrazach hash. Podpisy Schnorr torują Lightning Network drogę do przejścia na PTLC lub kontrakty punktowo-terminowe, polegając zamiast tego na kluczach publicznych. Zwiększa to bezpieczeństwo i prywatność sieci Lightning Network bez zwiększania obciążenia obliczeniowego.

Bardziej wydajna, prywatna Sieć Lightning zwiększy zaangażowanie Bitcoina i rozwiązania drugiej warstwy. W miarę jak coraz więcej użytkowników przechodzi od transakcji w bitcoinach bezpośrednich do rozwiązań drugiej warstwy, jeszcze bardziej zmniejszy korki na blockchain, zwiększając szybkość i prowadząc do tańszej sieci Lightning. Niższe opłaty i zwiększona użyteczność zbudowana w ten sposób zwiększają ogólną wartość Bitcoina.

Jak taproot odnosi korzyści Bitcoin?

Większość korzyści Taproot jest pochodną dodawania podpisów Schnorr. Istnieje jednak kilka aplikacji wyraźnie uwzględnionych w powiązanej aktualizacji.

Drzewo Merklized Alternative Script

MAST umożliwia użytkownikom określenie różnych warunków, które prowadzą do transakcji Bitcoin. Chociaż było to możliwe przed aktualizacją Taproot, wszystkie zaangażowane oddziały byłyby publicznie widoczne. Dzięki integracji podpisów MAST i Schnorr widoczne jest tylko wykonane rozszerzenie MAST po zakończeniu transakcji.

Pozwala to na większy stopień prywatności, ponieważ proces ten nie ujawnia innych potencjalnych uczestników. Zmniejsza również obciążenie łańcucha blokowego Bitcoin, ponieważ usuwa pełne skrypty niewykonanych gałęzi i zmniejsza ogólny rozmiar kontraktu — a tym samym opłatę nałożoną na podmiot uruchamiający.

Połącz klucze

Fakt, że sygnatury Schnorr są liniowe, pozwala ich powstałym podpisom cyfrowym działać algebraicznie. W związku z tym można łączyć wiele podpisów w celu utworzenia jednego wynikowego podpisu. Jak wspomniano wcześniej, napędza to koncepcję transakcji wielosigowych. Przed aktualizacją użytkownicy, którzy chcą wykonać bardziej złożone transakcje, muszą uwzględnić wszystkie powiązane podpisy, drastycznie zwiększając wymagania dotyczące rozmiaru funkcji.

Łączne klucze pozostają tego samego rozmiaru, niezależnie od liczby uczestników. Zasadniczo tworzy to dyskretne kontrakty dziennika za pośrednictwem inteligentnych kontraktów. Podobnie jak w przypadku MAST, dostępność tych nowych funkcji opartych na Schnorr pozwala na kilka nowych metod rozwiązywania transakcji.

Tapscript

Poprawiając język programowania skryptu bitcoin, Tapscript umożliwia blockchain implementację funkcji wprowadzonych w Taproot. Robi to poprzez wprowadzenie kilku nowych kodów operacyjnych skoncentrowanych na sygnaturach Schnorr. Bez tej nowej funkcji Bitcoin Script nie byłby w stanie prawidłowo zintegrować podpisów Schnorr i straciłby większość wprowadzonej wydajności Taproot.

Tapscript wprowadza również nowe kody operacyjne do przyszłych aktualizacji. Te kody operacyjne nie pełnią jeszcze funkcji, ale zapewniają ramy dla późniejszych aplikacji. Oprócz tych zmian, Tapscript usuwa ograniczenie rozmiaru, które zapobiegło bardziej złożonemu skryptowi, torując drogę dla bardziej ulepszonych aplikacji, co jest wspólnym czynnikiem wielu funkcji Taproota.

Eliminacja plastyczności podpisu

Bitcoin wcześniej wykorzystywał mały, w pewnym stopniu użyteczny mechanik o nazwie plastyczność sygnatury. Teoretycznie złośliwy przestępca może modyfikować transakcje przed potwierdzeniem, aby je unieważnić. W praktyce ta metoda ataku rzadko zakończyła się sukcesem. Jednak tę plastyczność można również wykorzystać do stworzenia ogromnej liczby transakcji „śmieci”, przenosząc łańcuch bloków bezużytecznymi danymi.

Aktualizacja Taproot całkowicie usuwa ten błąd, eliminując plastyczność podpisu, która pierwotnie na to pozwoliła.

Końcowe myśli

Modernizacja do blockchain Bitcoin jest rzadka i ma charakter wysoce techniczny. Podczas gdy ostatnia duża aktualizacja okazała się sporna, to samo nie dotyczy aktualizacji Taproot Bitcoina – z niemal jednogłośnym głosowaniem na wdrożenie. Biorąc pod uwagę szybkość innowacji w branży kryptowalut, Bitcoin musi nadal dostosowywać się, aby pozostać konkurencyjnym w dłuższej perspektywie, co Taproot pomoże zapewnić. Wprowadzenie sygnatur Schnorr rozwiązuje jedną z pierwotnych nieefektywności, które plagowały społeczność Bitcoinów, zapewniając mnóstwo nowych przypadków użycia.

Bitcoin pozostaje dominującą siłą w branży kryptowalut, częściowo ze względu na swój status jako pierwotnego łańcucha blokowego. 

Jednak modernizacja do Bitcoin, takiego jak Taproot, która zwiększa użyteczność i wydajność, zapewnia, że pozostaje to realna platforma do rozwoju, a nie tylko dinozaur czekający na kolejny projekt, który ją zastąpi. Co więcej, przyszłościowe włączenie funkcji, które ułatwią modernizację, zapewnia, że Bitcoin pozostanie konkurencyjny przez długie lata. Etymologia samego Taproot nie sugeruje samodzielnej aktualizacji, ale podstawy przyszłych aktualizacji, które będą opierać się na tym nowym sukcesie.