Μια τεχνική ανάλυση του Bitcoin Taproot Upgrade

Το Bitcoin είναι έτοιμο να υποβληθεί σε σημαντική αναβάθμιση τον Νοέμβριο. Η αναβάθμιση περιλαμβάνει πολλές σημαντικές αλλαγές στην υποκείμενη τεχνολογία του Bitcoin, όπως αναφέρεται σε 3 BIP (Προτάσεις βελτίωσης Bitcoin): BEEP 340 για υπογραφές Schnorr, Taproot in BEEP 341, και επικύρωση σεναρίων Taproot στο BEEP 342.

Η αναβάθμιση, που ονομάζεται Taproot, ήταν προτείνεται από έναν βασικό συνεισφέροντα Bitcoin και συνιδρυτή και CTO στο Blockstream, Gregory Maxwell το 2018. Αυτό στοχεύει στη βελτίωση του απορρήτου, της αποτελεσματικότητας και των μεθόδων δέσμης ενεργειών Bitcoin. Ορισμένες νέες δυνατότητες, που αναμένονται για μεγάλο χρονικό διάστημα, προστίθενται όπως έξυπνες δυνατότητες συμβολαίου, υπογραφές Schnorr, υποκαταστήματα Merkle και νέες λειτουργίες sighash. Οι αλλαγές καθιστούν τις συναλλαγές Bitcoin P2SH πιο ιδιωτικές, αποφεύγοντας την περιττή προσοχή σε συναλλαγές μεγάλου όγκου από χάκερ ή ίσως ρυθμιστικούς φορείς.

Είναι μια μαλακή αναβάθμιση που αναμένεται τον Νοέμβριο του 2021. Οι χρήστες δεν χρειάζεται να αναβαθμίσουν τα πορτοφόλια τους. Οι παλιοί κόμβοι και bitcoin σε κυκλοφορία θα παραμείνει εντελώς ανεπηρέαστο. Αλλά αν οι χρήστες επιλέξουν να μην κάνουν αναβάθμιση στο Taproot έως τις 12 Νοεμβρίου 2021, ενδέχεται να γίνουν ευάλωτοι σε ορισμένες επιθέσεις.

Στις 12 Ιουνίου, η αναβάθμιση υποστηρίχθηκε και κλειδώθηκε από το 90% όλων των μπλοκ που εξορύσσονται στο Bitcoin. Για να το υποστηρίξουν, οι χρήστες έπρεπε να κάνουν αναβάθμιση στο πιο πρόσφατο Bitcoin Core v 0.21.1. Χρησιμοποιώντας μια μέθοδο ανάπτυξης μαλακού πιρουνιού, BIP9 και Speedy Trial, οι ανθρακωρύχοι και οι δεξαμενές εξόρυξης σηματοδότησαν για την υποστήριξή τους στο μαλακό πιρούνι στα ορυχεία τους, σε περίοδο μπλοκ του 2016 (περίπου 2 εβδομάδες) Για να κλειδώσετε για ενεργοποίηση, το 90% των μπλοκ έπρεπε να σηματοδοτήσει. Η δοκιμή Speedy επρόκειτο να λήξει τον Αύγουστο, αλλά η κοινότητα πέτυχε την επιθυμητή συναίνεση νωρίς.

Η αναβάθμιση SoftFork Taproot του Bitcoin είναι πλέον κλειδωμένη !!!https://t.co/2ENYz4eLZu# ταπρωτ pic.twitter.com/XKdCkO8TuU

- Έρευνα BitMEX (@BitMEXResearch) Ιούνιος 12, 2021

Από το προηγούμενο έτος, το Bitcoin έχει αντλήσει πολλές επενδύσεις από χρηματοπιστωτικά ιδρύματα και επενδυτές λιανικής Θεωρώντας ότι ταιριάζει ως μια νέα κατηγορία επενδυτικών περιουσιακών στοιχείων. Με την ορθή εφαρμογή του Taproot, οι νέες δυνατότητες χειρισμού έξυπνων συμβάσεων θα προσελκύσουν προγραμματιστές στο Bitcoin. Ακριβώς όπως τα κεφάλαια, οι μεγάλες εταιρικές εταιρείες μπορούν να μεταβούν στο Bitcoin για ανάπτυξη έξυπνων συμβολαίων αντί να χρησιμοποιούν το newbie και λιγότερο ασφαλή blockchains.

Το Bitcoin θα μπορούσε τώρα να χρησιμοποιηθεί σε μια μεγάλη ποικιλία τομέων όπως τα DeFi, NFTs, ICO και IEOs από το να είναι απλώς ένα χρηματοοικονομικό μέσο που θα δώσει περισσότερη χρησιμότητα στα Bitcoins. Ας ελπίσουμε ότι αυτή η κίνηση θα συμβάλει σύντομα στην υλοποίηση του web 3.0.

Οι αλλαγές στα ακόλουθα BIP περιλαμβάνονται στο Taproot:

Υπογραφές Schnorr: BIP-340

Το Bitcoin βασίζεται σε κρυπτογράφηση ελλειπτικής καμπύλης για να διασφαλίσει την ασφάλεια και το απόρρητό του. Χρησιμοποιεί επί του παρόντος τον ελλειπτικό αλγόριθμο ψηφιακής υπογραφής (ECDSA) για την υπογραφή οποιασδήποτε συναλλαγής.

Με την αναβάθμιση Taproot, το Bitcoin μεταναστεύει για να χρησιμοποιήσει ένα άλλο σχήμα ψηφιακής υπογραφής που ονομάζεται Schnorr υπογραφή για έλεγχο ταυτότητας συναλλαγών. Είναι ένα πιο ασφαλές και μη εύπλαστο σύστημα υπογραφής. Οι υπογραφές ECDSA είναι εύπλαστες, επιτρέποντας σε οποιονδήποτε τρίτο να αλλάξει μια υπάρχουσα υπογραφή σε άλλη έγκυρη ψηφιακή υπογραφή. 

Απόρρητο σε σενάρια P2SH: Χρησιμοποιώντας την υπογραφή Schnorr, η αναβάθμιση αντικαθιστά τις συναλλαγές P2SH με μια γενική συναλλαγή P2PKH. Ένα σενάριο P2PKH (Pay-to-Public-Key-Hash) είναι ο βασικός τύπος συναλλαγής Bitcoin. Για να δαπανήσει μια έξοδο κλειδωμένη από αυτό το σενάριο, που ονομάζεται scriptPubKey, ο χρήστης πρέπει να παρέχει ένα σενάριο ξεκλειδώματος, που ονομάζεται scriptSig, το οποίο είναι η δημόσια και ψηφιακή υπογραφή χρησιμοποιώντας το αντίστοιχο ιδιωτικό κλειδί. Ένα P2SH (Pay-to-Script-Hash) είναι ένα προηγμένο σενάριο που επιτρέπει στον αποστολέα να κλειδώσει τα χρήματα στο hash ενός σεναρίου. Το σενάριο εξαργύρωσης αναφέρει την κατάσταση δαπανών των κεφαλαίων και απαιτεί ένα σενάριο ξεκλειδώματος για να δαπανήσει την έξοδο.

Το σενάριο εξαργύρωσης αποκαλύπτεται μόνο κατά τη διάρκεια της συναλλαγής δαπανών. Εκείνη τη στιγμή, οποιοσδήποτε στο δίκτυο μπορεί να αποκαλύψει ολόκληρο το σενάριο και τις ταυτότητες που εμπλέκονται σε αυτό, μειώνοντας το απόρρητο των χρηστών.

Το μέγεθος του σεναρίου αυξάνεται επίσης εάν εμπλέκονται πιο περίπλοκες συνθήκες δαπανών. Τα μεγάλα σενάρια καταλαμβάνουν περισσότερο χώρο στο χώρο UTXO που είναι μειονέκτημα για την επεκτασιμότητα. Αυτό αυξάνει επίσης τα τέλη συναλλαγής που πρέπει να πληρώσει ο αποστολέας.

Βασική συγκέντρωση σε συναλλαγές πολλών μερών: Οι υπογραφές Schnorr είναι γραμμικές. Αυτή η ιδιότητα επιτρέπει σε πολλά μέρη σε μια συναλλαγή να συνεργάζονται και να παράγουν μία μόνο υπογραφή που να ισχύει για το άθροισμα των δημόσιων κλειδιών τους. Κάθε συναλλαγή πολλών μερών που καθορίζεται από ένα σενάριο P2SH μπορεί να μετατραπεί σε μια απλή συναλλαγή P2PKH. Πολλαπλές υπογραφές μπορούν να μετατραπούν σε μία μόνο υπογραφή χρησιμοποιώντας την ιδιότητα συνένωσης κλειδιών των υπογραφών Schnorr. Πολλά δημόσια κλειδιά μπορούν να συνδυαστούν σε ένα που παράγει μόνο μία υπογραφή.

Από την οπτική γωνία ενός επαληθευτή, οποιαδήποτε N-of-N multi-signature δεν θα διαφέρει από τις συνηθισμένες υπογραφές. Δεν απαιτείται πια κάθε υπογραφή για επαλήθευση, ανοίγοντας το δρόμο για ταχύτερη επαλήθευση συναλλαγής. Στην περίπτωση μιας πολλαπλής υπογραφής M-of-N, χρησιμοποιώντας το Schnorr, οι υπογραφές M συγκεντρώνονται σε μία υπογραφή. Η συναλλαγή εγκρίνεται όταν παρέχεται ένας αριθμός κατωφλίου δημόσιων κλειδιών και υπογραφών, που εμφανίζονται ως κανονική συναλλαγή P2PKH. Το συνολικό δημόσιο κλειδί δεν μπορεί ποτέ να συνδεθεί ξανά με τους συμμετέχοντες.

Έξυπνες δυνατότητες συμβολαίου: Η υπογραφή Schnorr επιτρέπει επίσης τις δυνατότητες επιπέδου-2 πάνω από το πρωτόκολλο Bitcoin, επιτρέποντας δυνατότητες ανάπτυξης έξυπνης σύμβασης χρησιμοποιώντας σενάρια χωρίς δέσμες ενεργειών. Αυτοί είναι ένας τρόπος κωδικοποίησης έξυπνων συμβάσεων σε ψηφιακές υπογραφές. Αυτό επιτρέπει μικρότερα, πιο αποτελεσματικά, πιο ιδιωτικά και επεκτάσιμα σενάρια.

Ατομικές ανταλλαγές: Οι συναλλαγές ατομικής ανταλλαγής που χρησιμοποιούν υπογραφές προσαρμογέα θα εμφανίζονται επίσης ως συναλλαγή μεμονωμένης υπογραφής, καθιστώντας τις πιο ιδιωτικές. Το Atomic swap επιτρέπει την ανταλλαγή δύο διαφορετικών συμβόλων από δύο άτομα σε δύο διαφορετικά δίκτυα blockchain χωρίς την ανάγκη διαμεσολάβησης. Επί του παρόντος, οι ατομικές συναλλαγές μεταξύ αλυσίδων είναι ασήμαντα συνδεδεμένες εάν παρατηρηθούν και οι δύο μπλοκ αλυσίδες.

Με αυτήν την αναβάθμιση, η κωδικοποίηση υπογραφής αλλάζει για να παράγει μια σταθερή ψηφιακή υπογραφή 64-byte. Ανεξάρτητα από την πολυπλοκότητα του σεναρίου, η υπογραφή του Schnorr παίρνει λιγότερο χώρο, με αποτέλεσμα συναλλαγές μικρότερου μεγέθους, μειώνοντας τις χρεώσεις.

Βάση: BIP-341

Χρησιμοποιώντας τις υπογραφές Schnorr, η Taproot εισάγει έναν νέο τρόπο καθορισμού των συνθηκών εξόδου εξόδου σε οποιαδήποτε συναλλαγή. Είναι μια εφαρμογή του πρωτοκόλλου MAST (Merkelized Abstract Syntax Trees), το οποίο είναι προτείνεται στο BIP-114. Χρησιμοποιεί ένα δέντρο Merkle που ονομάζεται δέντρο σεναρίων για την κωδικοποίηση πολλών κλάδων σε ένα σενάριο που βελτιώνει σημαντικά το απόρρητο αποκρύπτοντας σενάρια που δεν έχουν εκτελεστεί.

Οι P2SH και P2WSH (Pay-2-Witness-Script-Hash) απαιτούν από τον εξαργυρωτή να δημοσιεύσει όλους τους απροσδόκητους κλάδους του σεναρίου. Το σενάριο P2WSH είναι παρόμοιο με το P2SH που υποστηρίζει Segregated Witness (SegWit). Οι χρήστες μπορούν να επιλέξουν να δαπανήσουν είτε χρησιμοποιώντας ένα δημόσιο κλειδί ως κανονική υπογραφή (που χρησιμοποιείται στο P2PKH) είτε χρησιμοποιώντας ένα σενάριο (που χρησιμοποιείται σε P2SH ή P2WSH). Όταν χρησιμοποιούν MAST, για να ξοδέψουν μια συναλλαγή, οι χρήστες έχουν την επιλογή να παρέχουν μόνο τον κλάδο σεναρίων που εκτελούν. Αυτό μειώνει το μέγεθος της στοίβας εξαργύρωσης. Αυτό επιτρέπει στους χρήστες να γράφουν περίπλοκες συνθήκες εξαργύρωσης χρημάτων που προηγουμένως περιορίζονταν από το μέγεθος του σεναρίου.

Χρησιμοποιώντας αυτό, οι προγραμματιστές μπορούν πλέον να δημιουργήσουν πολύπλοκες συμβάσεις με πολλές διαφορετικές ρήτρες. Αυτές οι συνθήκες κωδικοποιούνται και δομούνται σε ένα δέντρο Merkle. Οι χρήστες πρέπει να αποκαλύψουν μόνο το σενάριο που εκτελεί για να ξεκλειδώσουν τα χρήματα που είναι κλειδωμένα από το σενάριο.

Στην τρέχουσα εκτέλεση του Bitcoin, όταν ξεκλειδώνετε μια έξοδο P2SH, αποκαλύπτονται όλες οι προϋποθέσεις για να ξοδέψετε το κεφάλαιο. Χρησιμοποιώντας το δέντρο Merkle, είναι δυνατή η επαλήθευση του σεναρίου ακόμα και αν αποκαλυφθεί μόνο η συνθήκη που πληρούται. Η δομή MAST επίσης δεν επηρεάζει τις απαιτήσεις αποθήκευσης, οποιοσδήποτε αριθμός σύνθετων συνθηκών μπορεί να συμπεριληφθεί χωρίς επιπλέον χώρο.  

Χρησιμοποιώντας τη λειτουργία Taproot, οι συναλλαγές P2PKH και P2SH φαίνονται παρόμοιες και διακρίνονται.

Ταμπλό: BIP-342

Αυτό βελτιώνει τον κατακερματισμό υπογραφής για την επικύρωση σεναρίων taproot. Είναι μια αναβαθμισμένη έκδοση της γλώσσας προγραμματισμού του Bitcoin. Επιτρέπει την ευκολότερη προσθήκη νέων δυνατοτήτων.

Οι κώδικες Opc που χρησιμοποιούνται για την επαλήθευση των υπογραφών ECDSA, OP_CHECKSIG και OP_CHECKSIGVERIFY, τροποποιούνται για να επαληθεύσουν τις προσθήκες Schnorr που προστέθηκαν πρόσφατα. Οι κωδικοί OP_CHECKMULTISIG και OP_CHECKMULTISIGVERIFY διακόπτονται. Για να ενεργοποιηθεί η παρτίδα επαλήθευση υπογραφών, εισάγεται ένας νέος opcode OP_CHECKSIGADD.

Οι νέοι κωδικοί OP_SUCCESS tapscript επιτρέπουν την ευκολότερη εισαγωγή νέων κωδικών. Αυτό ελπίζουμε ότι θα διευκολύνει την προσθήκη πιο χρήσιμων opcodes σε σενάρια Bitcoin στο μέλλον.

Συμπέρασμα

Η αναβάθμιση Taproot είναι μια πολυαναμενόμενη αναβάθμιση στην κοινότητα Bitcoin για την επέκταση των δυνατοτήτων του Bitcoin και την αξιοποίηση του πλήρους δυναμικού της. Οι λειτουργίες layer-2 θα επιτρέψουν περισσότερες περιπτώσεις χρήσης στο Bitcoin και ελπίζουμε ότι θα οδηγήσει τον κλάδο στην αποκέντρωση. Η αυξημένη προστασία της ιδιωτικής ζωής και η αποτελεσματικότητα στο κληρονομικό σύστημα θα φέρει σε εφαρμογή περισσότερες εφαρμογές. Ας ελπίσουμε ότι η αναβάθμιση θα φέρει περισσότερη χρησιμότητα για τα Bitcoin μας.