Bitcoini Taprooti versiooniuuenduse tehniline analüüs

Bitcoin on selle aasta novembris läbima suure uuenduse. Uuendus sisaldab palju olulisi muudatusi Bitcoini aluseks olevas tehnoloogias, nagu on mainitud 3 BIP-is (Bitcoini täiustamise ettepanekud): Piir 340 Schnori allkirjade jaoks Taproot sisse Piir 341, ja Taprooti skriptide valideerimine Piir 342.

Uuendus, nimega Taproot, oli pakutud Bitcoini põhipanustaja, Blockstreami kaasasutaja ja CTO Gregory Maxwell 2018. aastal. Selle eesmärk on parandada privaatsust, tõhusust ja Bitcoini skriptimismeetodeid. Lisatud on teatud uued funktsioonid, mida on pikka aega oodatud, nagu nutikad lepinguvõimalused, Schnori allkirjad, Merkle filiaalid ja uued sighash-režiimid. Muudatused muudavad Bitcoin P2SH tehingud privaatsemaks, vältides tarbetut tähelepanu häkkerite või võib-olla reguleerivate asutuste suure mahuga tehingutele.

See on pehme versiooniuuendus, mille tähtaeg on novembris 2021. Kasutajad ei pea oma rahakotti täiendama. Vanad sõlmed ja ringluses olevad bitcoinid jääb täielikult mõjutamata. Kuid kui kasutajad otsustavad 12. novembriks 2021 Taprooti versioonile mitte üle minna, võivad nad muutuda teatud rünnakute suhtes haavatavaks.

12. juunil toetas ja lukustas uuendust 90% kõigist Bitcoinil kaevandatud plokkidest. Selle toetamiseks pidid kasutajad üle minema uusimale Bitcoin Core v 0.21.1-le. Kasutades pehme kahvli kasutuselevõtu meetodit BIP9 ja Speedy Trial, andsid kaevurid ja kaevanduskogumid 2016. aasta blokeerimisperioodil (umbes 2 nädalat) märku, et toetavad oma kaevandatud plokkides pehmet kahvlit. Aktiveerimiseks lukustamiseks pidi 90% plokkidest signaali andma. Speedy Trial pidi lõppema augustis, kuid kogukond saavutas soovitud konsensuse varakult.

Bitcoin’s softfork Taproot upgrade is now locked-in!!!https://t.co/2ENYz4eLZu#tajuur pic.twitter.com/XKdCkO8TuU

- BitMEX Research (@BitMEXResearch) Juuni 12, 2021

Alates eelmisest aastast on Bitcoin teinud palju investeeringuid finantsasutused ja jaeinvestorid pidades seda sobivaks uueks investeeritavaks varaklassiks. Taprooti nõuetekohase rakendamisega tõmbavad uued nutikate lepingute haldamise võimalused arendajad Bitcoini poole. Täpselt nagu fondid, saavad ka suured ettevõtted üle minna Bitcoinile nutikate lepingute arendamiseks, selle asemel, et kasutada uusi ja vähem turvalisi plokiahelaid.

Bitcoini saab nüüd kasutada paljudes erinevates sektorites, nagu DeFi, NFT-d, ICO-d ja IEO-d, mitte ainult finantsinstrumendina, mis annab Bitcoinidele rohkem kasulikkust. Loodetavasti aitab see samm peagi kaasa veebi 3.0 reaalsuseks muutmisele.

Taprooti on kaasatud muudatused järgmistes piiripunktides:

Schnori allkirjad: BIP-340

Bitcoin põhineb elliptilise kõvera krüptograafial, et tagada selle turvalisus ja privaatsus. Praegu kasutab see mis tahes tehingu allkirjastamiseks elliptilise kõvera digitaalallkirja algoritmi (ECDSA).

Taprooti versiooniuuendusega siirdub Bitcoin tehingute autentimiseks kasutama teist digitaalallkirja skeemi nimega Schnorr signature. See on turvalisem ja mittemalmistuv allkirjaskeem. ECDSA allkirjad on vormitavad, võimaldades mis tahes kolmandal osapoolel muuta olemasolevat allkirja muuks kehtivaks digitaalallkirjaks. 

Privaatsus P2SH-skriptides: Schnorri allkirja kasutades asendab uuendus P2SH tehingud üldise P2PKH tehinguga. P2PKH (Pay-to-Public-Key-Hash) skript on Bitcoini tehingu põhitüüp. Selle skripti poolt lukustatud väljundi, nimega scriptPubKey, kulutamiseks peab kasutaja esitama lukust vabastava skripti nimega scriptSig, mis on avalik ja digitaalne allkiri, mis kasutab vastavat privaatvõtit. P2SH (Pay-to-Script-Hash) on täiustatud skript, mis võimaldab saatjal lukustada raha skripti räsi. Lunastamisskript mainib raha kulutamise tingimust ja nõuab väljundi kulutamiseks avamisskripti.

Lunastamisskript selgub alles kulutehingu ajal. Sel ajal saab igaüks võrgus avastada kogu skripti ja sellega seotud identiteedid, vähendades kasutaja privaatsust.

Skripti suurus kasvab ka keerukamate kulutingimuste korral. Suured skriptid võtavad UTXO-ruumis rohkem ruumi, mis on skaleeritavuse jaoks ebasoodne. See suurendab ka tehingutasusid, mida saatja peab maksma.

Võtmete koondamine mitme osapoole tehingutes: Schnori allkirjad on lineaarsed. See atribuut võimaldab tehingu mitmel osapoolel teha koostööd ja luua nende avalike võtmete summa jaoks ühe allkirja. Iga P2SH-skriptiga määratud mitme osapoole tehingu saab teisendada lihtsaks P2PKH-tehinguks. Schnori allkirjade võtmete koondamise atribuuti kasutades saab muuta mitut allkirja üheks allkirjaks. Mitu avalikku võtit saab ühendada üheks, mis annab ainult ühe allkirja.

Kontrollija vaatenurgast ei erine ükski N-st N-st mitu allkirja tavalistest allkirjadest. Iga allkirja ei pea enam kontrollima, sillutades teed tehingute kiiremaks kinnitamiseks. M-of-N multisignatuuri puhul liidetakse Schnoori kasutades M allkirja üheks allkirjaks. Tehing on autoriseeritud, kui esitatakse teatud arv avalikke võtmeid ja allkirju, mis kuvatakse tavalise P2PKH tehinguna. Avalikku koondvõtit ei saa kunagi osalejatega tagasi siduda.

Nutikad lepinguvõimalused: Schnorri signatuur võimaldab lisaks Bitcoini protokollile ka 2. kihi võimalusi, võimaldades nutikate lepingute arendamise võimalusi skriptita skriptide abil. See on viis nutikate lepingute kodeerimiseks digiallkirjadeks. See võimaldab väiksemaid, tõhusamaid, privaatsemaid ja skaleeritavamaid skripte.

Aatomite vahetustehingud: Aatomi vahetustehingud, mis kasutavad adapteri allkirju, kuvatakse samuti ühe allkirjastaja tehingutena, muutes need privaatsemaks. Atomic swap võimaldab kahe erineva žetoonide võrdõigusvahetust kahes erinevas plokiahela võrgus, ilma et oleks vaja mingit vahendajat. Praegu on aatomitevahelised ahelatevahelised kauplemistehingud triviaalselt seostatavad, kui jälgida mõlemat plokiahelat.

Selle täiendusega muudetakse allkirja kodeeringut, et luua fikseeritud 64-baidine digitaalallkiri. Sõltumata skripti keerukusest võtab Schnorri allkiri vähem ruumi, mille tulemuseks on väiksemad tehingud, mis vähendavad tasusid.

Tajuur: BIP-341

Schnori allkirjade abil tutvustab Taproot uut viisi väljundkulu tingimuste määratlemiseks mis tahes tehingu puhul. See on MAST (Merkelized Abstract Syntax Trees) protokolli rakendamine, mis on pakutud piiripunktis BIP-114. See kasutab skripti mitme haru kodeerimiseks Merkle'i puud, mida nimetatakse skriptipuuks, mis parandab oluliselt privaatsust, varjates käivitamata skripte.

P2SH ja P2WSH (Pay-2-Witness-Script-Hash) nõuavad, et lunastaja avaldaks kõik ootamatud skripti harud. P2WSH-skript on sarnane P2SH-ga, mis toetab funktsiooni Segregated Witness (SegWit). Kasutajad saavad valida, kas nad kasutavad tavaallkirjana avalikku võtit (kasutatakse P2PKH-s) või skripti (kasutatakse P2SH-s või P2WSH-s). Kui kasutate MAST-i tehingu kulutamiseks, on kasutajatel võimalus esitada ainult skriptiharu, mida nad täidavad. See vähendab lunastuspaki suurust. See võimaldab kasutajatel kirjutada keerukaid raha lunastamistingimusi, mida varem piiras skripti suurus.

Seda kasutades saavad arendajad nüüd luua keerukaid lepinguid paljude erinevate klauslitega. Need tingimused on kodeeritud ja struktureeritud Merkle'i puusse. Kasutajad peavad skripti poolt lukustatud vahendite avamiseks avaldama ainult tema käivitatava skripti.

Praegusel Bitcoini täitmisel ilmnevad P2SH väljundi avamisel kõik fondi kulutamise tingimused. Merkle'i puud kasutades on võimalik skripti kontrollida ka siis, kui ilmneb ainult täidetud tingimus. MAST-i struktuur ei mõjuta ka ladustamisnõudeid, ilma täiendava ruumita saab lisada suvalise arvu keerulisi tingimusi.  

Taprooti funktsiooni kasutades näevad P2PKH ja P2SH tehingud sarnased ja eristamatud.

Tapscript: BIP-342

See parandab allkirjade räsimist taproot-skriptide kinnitamiseks. See on Bitcoini programmeerimiskeele täiendatud versioon. See võimaldab hõlpsamini uusi funktsioone lisada.

ECDSA allkirjade kontrollimiseks kasutatavaid opkoode OP_CHECKSIG ja OP_CHECKSIGVERIFY muudetakse äsja lisatud Schnori allkirjade kontrollimiseks. Opkoodide OP_CHECKMULTISIG ja OP_CHECKMULTISIGVERIFY tootmine on lõpetatud. Allkirjade partiikontrolli lubamiseks võetakse kasutusele uus opkood OP_CHECKSIGADD.

Uued koputuskoodid OP_SUCCESS võimaldavad uusi opkoode hõlpsamini kasutusele võtta. Loodetavasti muudab see tulevikus Bitcoini skriptidele kasulikumate opkoodide lisamise lihtsamaks.

Järeldus

Taprooti uuendus on Bitcoini kogukonnas kauaoodatud uuendus, et laiendada Bitcoini võimalusi ja realiseerida selle kogu potentsiaal. Teise kihi funktsioonid võimaldavad Bitcoinis rohkem kasutusjuhtumeid ja loodetavasti liiguvad tööstusharu detsentraliseerimise suunas. Pärandsüsteemi suurem privaatsus ja tõhusus toob kaasa rohkem rakendusi, mida tuleb realiseerida. Loodetavasti toob uuendus meie Bitcoinide jaoks rohkem kasulikkust.