Что такое Taproot и как обновление повлияет на Bitcoin?

Характер развития биткоина гарантирует, что обновления будут происходить медленно. Любые изменения в механизме оригинального блокчейна требуют консенсуса со стороны огромного процента майнеров биткоина. Без этого консенсуса изменения не могут стать постоянными. Несмотря на то, что это создает определенную степень стабильности, она также может иметь последствия. Медленная разработка позволяет процветать небольшим и более гибким цифровым активам, компенсируя слабые стороны биткоина. Тем не менее, биткоин остается предшественником и общественным лицом в блокчейн-индустрии. Таким образом, криптовалютный сектор с нетерпением ждёт предстоящего обновления Taproot в ноябре 2021 года — первого крупного изменения биткоина с 2017 года.

Последнее крупное обновление внесло в основной протокол биткоина концепцию SegWit — SegWit. Это удалило связанные данные подписи, освободив блок-пространство для дополнительных транзакций. Несмотря на относительно безобидный характер обновления SegWit, в сообществе появился шизм, который привел к форкингу биткоинов и, в конечном итоге, к последующим хеш-войнам 2018 года. Биткоин и блокчейн стали непоколебимыми, а варианты Bitcoin Cash со временем исчезли.

Напротив, предлагаемое обновление Taproot оказалось гораздо менее спорным. 11 августа сообщество биткоинов установило дату смерти от падения, после чего Taproot снова будет запущен в развитие. Более 90% майнеров биткоина отметили свою поддержку в начале июня 2021 года во время этого этапа «Ускоренного пробного периода», тем самым «заблокировав» активацию Taproot — намного раньше предлагаемого срока. 

Что такое Taproot?

Taproot — это крупное обновление биткоина, которое кардинально изменит способ обработки транзакций. Для выполнения предлагаемого обновления выполняется «мягкая форка», которая изменяет правила действительности для любых новых выполненных блоков.Блок, который будет считаться действительным до форка, например, блок, который содержал данные подписи до форка SegWit, больше не будет считаться действительным в новом наборе правил. Новое обновление влияет только на добытые блоки и не оказывает ретроспективного влияния на блоки в цепочке. Кроме того, майнеры, которые по-прежнему работают с нодой в устаревшем наборе правил, будут считать правила мягких форков действительными.

Обновление Taproot, известное как Предложение по улучшению биткоина 0341 или BIP 0341, добавляет в блокчейн биткоина несколько новых функций, которые помогают улучшить функциональность смарт-контрактов. Главная из них — это концепцияподписи Шнорра, которая значительно расширяет как конфиденциальность, так и эффективность новых транзакций. Помимо изменения алгоритма подписи, Taproot также запускает филиалы Меркла — технологию, которая затрудняет выполнение неисполненных аспектов транзакции.

Изменения, внесённые во время обновления Taproot, улучшат внутреннюю функциональность биткоина и не станут очевидными для обычных пользователей. Тем не менее, эти новые аспекты повысят эффективность и удобство использования для разработчиков, работающих в сети биткоинов. Такие решения второго уровня, как Lightning Network, получат выгоду от добавлений, что поможет снизить неудобства при транзакциях в периоды высокой посещаемости.

Как схема цифровых подписей Schnorr интегрирована с биткоином?

Право собственности и подтверждение личности в экосистеме биткоина требуют цифровой подписи. Эта подпись идентифицирует кошелёк и подтверждает, что у него есть необходимые разрешения и закрытый ключ для выполнения запрошенной транзакции. Эти цифровые подписи основаны на алгоритме, который позволяет проверять разрешения и при этом обеспечивать безопасность. Перед обновлением Taproot биткоин полагался на модель ECDSA для алгоритмов подписи.

Когда Сатоши Накамотоан запустил биткоин, подписи Шнорра были хорошо известной концепцией, но только недавно утратили авторское право. Таким образом, вместо этого он выбрал алгоритм цифровой подписи на эллиптической кривой, или ECDSA. В отличие от подписей Schnorr, ECDSA был открытым, доступным и поддерживаемым различными платформами. Замена модели ECDSA биткоина на подписи Шнорра устраняет ряд недостатков в блокчейне и предоставляет несколько новых вариантов для проверки транзакций.

ECDSA — это эволюция предыдущего алгоритма DSA, который был создан в качестве обходного решения для авторского права на подпись Шнорра. В сигнатурах Schnorr используется более простой алгоритм, чем в любой деривативной, линейный по своей природе, что позволяет использовать алгебру на основе подписи, что обеспечивает более сложную криптографическую безопасность. Основой для мультиподписных транзакций является способность Шнорра создавать агрегированные ключи.

В биткоине это позволяет использовать различные сложные транзакции в качестве одного открытого ключа. В то время как с ECDSA наблюдатели могут видеть все потенциальные отделения транзакций, даже те, которые не были исполнены, теперь увидят только одну выполненную транзакцию.

Это часть дерева альтернативных скриптов или MAST. Деревья Меркла используют каскадный хеш для упрощения проверки транзакций, а подписи Schnorr позволяют видеть только выполненную транзакцию сторонним лицам. Любые другие переменные или потенциальные способы исполнения остаются скрытыми, что значительно повышает конфиденциальность биткоина.

Как Taproot влияет на цену биткоина?

Переход на Taproot — это большой скачок на технологической базе биткоина. Заменив неэффективный алгоритм ECDSA на подписи Schnorr, разработчики могут внедрить различные новые системы, которые принесут пользу конечным пользователям. Хотя эта выгода может быть не сразу очевидна для обычных инвесторов в биткоин, она по-прежнему повлияет на ежедневные операционные расходы.

Устранение ненужных данных в простых транзакциях снижает требования к пространству, что позволяет проводить больше транзакций в каждом завершенном блоке. Это увеличивает скорость обработки сложных транзакций с биткоином, но также приводит к снижению расходов на транзакции.

Помимо прямой экономики, Taproot также представляет потенциал для новой технологии блокчейна. Мультиподписи, или мультисигнатурные транзакции, позволяют создавать более сложные системы на основе биткоина. В настоящее время уже ведется несколько проектов, которые будут использовать эту функцию. Возможность выполнять сложные математические задания, требующие нескольких подписей в качестве переменных, открывает разработчикам возможность создавать новые и инновационные системы, что повышает ценность платформы.

Taproot также предлагает преимущества для сети Lightning второго уровня. Сеть Lightning, разработанная в результате сильной перегрузки трафика в конце 2017 года, — это автономное решение, которое снижает нагрузку на сам биткоин. Раньше она зависела от концепции HTLC или хешированных контрактов, которые основаны на хеш-изображениях. Подписи Schnorr открывают путь к переходу сети Lightning на PTLC или точечные контракты с блокировкой по времени, полагаясь на открытые ключи. Это повышает безопасность и конфиденциальность сети Lightning без увеличения вычислительной нагрузки.

Более эффективная частная сетьLightning Network будет способствовать большему взаимодействию с биткоином и решением второго уровня. По мере того, как все больше пользователей переходят от прямых транзакций с биткоином к решениям второго уровня, они будут дополнительно уменьшать перегрузку блокчейна, повышая скорость и приводя к снижению стоимости сети Lightning. Снижение комиссий и повышение удобства использования, благодаря чему общая стоимость биткоина будет снижена.

Как Taproot получает выгоду от биткоина?

Большинство преимуществ Taproot являются деривативами от добавления подписей Schnorr. Однако в рамках соответствующего обновления предусмотрено несколько приложений.

Мерклайзованное дерево альтернативных сценариев

MAST позволяет пользователям определять различные условия, которые приводят к транзакции с биткоином. Несмотря на то, что это было возможно до обновления Taproot, все задействованные филиалы будут доступны для публичного просмотра. При интеграции MAST и подписи Schnorr после завершения транзакции будет видно только выполненное расширение MAST.

Это обеспечивает более высокую степень конфиденциальности, поскольку этот процесс не открывает доступа к другим потенциальным участникам. Он также снижает нагрузку на блокчейн биткоина, поскольку удаляет полное скриптирование неисполненных ветвей и уменьшает общий размер контракта, а значит и комиссии, взимаемые с вступившей в силу организации.

Объединить ключи

Тот факт, что подписи Шнорра являются линейными, позволяет алгебраическим образом функционировать их цифровыми подписями. Таким образом, несколько подписей можно объединить для создания одной результирующей подписи. Как уже говорилось ранее, это даёт возможность использовать концепцию мультисигнальных транзакций. Перед обновлением пользователям, желающим совершить более сложные транзакции, необходимо будет добавить все связанные подписи, что значительно увеличит требования к размеру функции.

Совокупные ключи остаются неизменными независимо от количества участников. По сути, это создает отдельный лог-контракт через смарт-контракты. Как и в случае с MAST, доступность этих новых функций Шнорра позволяет использовать несколько новых способов обработки транзакций.

Tapscript

Улучшая язык программирования скрипта биткоина, Tapscript позволяет блокчейну реализовывать функции, добавленные в Taproot. Это происходит за счёт внедрения нескольких новых opcode, ориентированных на подписи Schnorr. Без этой новой функции Bitcoin Script не сможет правильно интегрировать подписи Schnorr и потеряет большую часть эффективности Taproot.

Tapscript также запускает новые opcode для будущих обновлений. Эти opcode пока не выполняют функции, но предоставляют основу для будущих приложений. Помимо этих изменений Tapscript снимает ограничение по размеру, которое предотвращает более сложный сценарий, прокладывая путь для более продвинутых приложений, что является общим фактором для многих функций Taproot.

Устранение фирменной гибкости

Раньше биткоин имел небольшой, довольно полезный механизм, который называется гибкостью подписи. Теоретически злоумышленник может изменить транзакции, прежде чем подтвердить их недействительность. На практике этот способ атаки редко удался. Однако эту гибкость также можно использовать для создания огромного количества «неактивных» транзакций, запустив блокчейн с бесполезными данными.

Переход на Taproot полностью устраняет эту ошибку, исключив из-за этого гибкую подпись, которая изначально разрешала эту ошибку.

Заключение

Обновление блокчейна биткоина происходит редко и имеет технический характер. Несмотря на то, что последнее крупное обновление оказалось спорным, то же самое не относится к обновлению биткоина Taproot — почти единогласным голосованием за внедрение. Учитывая скорость инноваций в криптовалютной отрасли, биткоин должен продолжать адаптироваться, чтобы оставаться конкурентоспособным в долгосрочной перспективе, что поможет Taproot. Представление подписей Schnorr устраняет одну из первоначальных недостатков, которая затронула сообщество биткоинов и создала множество новых сценариев использования.

Биткоин остается доминирующей силой в криптовалютной отрасли, отчасти из-за его статуса оригинального блокчейна. 

Тем не менее, переход на биткоин, такой как Taproot, который повышает удобство использования и эффективность, гарантирует, что он останется жизнеспособной платформой для разработки, а не просто динозавром, ожидающим его замены другим проектом. Более того, дальновидное включение функций, которые упростят обновление, гарантирует, что биткоин будет оставаться конкурентоспособным в течение многих лет. Этимология Taproot предполагает не отдельное обновление, а основу для будущих обновлений, которые будут основаны на этом новом успехе.