टैपरोट बिटकॉइन में आ रहा है: यह कैसे काम करता है, इसका इतिहास और प्रभाव

बिटकॉइन पर ब्लॉक 709,632 पर टैपरोट और श्नोर हस्ताक्षर लाइव होने जा रहे हैं। भविष्य में निर्माण जारी रखने के लिए यह एक बड़ी आधारभूत उपलब्धि होगी। हमारे पिछले प्रमुख प्रोटोकॉल अपग्रेड नेटवर्क पर अलग-अलग गवाह को लाइव हुए चार साल हो चुके हैं। यह एक पड़ाव चक्र जितना लंबा है!

उस बारे में सोचना। SegWit के लाइव होने से लेकर Taproot तक लाइव होने के चार वर्ष। धीमा, व्यवस्थित धैर्य, जैसा होना चाहिए। लेकिन Taproot/Schnorr का इतिहास उससे बहुत आगे जाता है।

टपरोट का इतिहास

कुछ लोग जो यहां कुछ समय के लिए रहे हैं, उन्हें यह विडंबना लग सकती है, लेकिन मुझे पता है कि Schnorr हस्ताक्षरों का पहला उल्लेख वास्तव में पूर्व बिटकॉइन कोर डेवलपर से एंटरप्राइज़ ब्लॉकचैन बिल्डर माइक हर्न का था। 2012 में उन्होंने परवरिश नोड सत्यापन को कम कम्प्यूटेशनल रूप से महंगा बनाने के लिए हस्ताक्षर के बैच सत्यापन के संबंध में एक नए क्रिप्टोग्राफिक वक्र का विचार। अंततः, वह जिस योजना का प्रस्ताव कर रहा था, वह Schnorr हस्ताक्षरों पर निर्भर थी।

एडम बैक भोली चर्चा कर रहा था योजनाओं एक मल्टीसिग एड्रेस करने के लिए जो 2014 में एक सिंगल्स की तरह दिखता था, Schnorr सिग्नेचर का उपयोग करते हुए। यहां तक ​​कि गेविन एंड्रेसन भी शामिल हैं ECDSA के बजाय Schnorr यदि वह एक जादू की छड़ी लहरा सकता है तो वह बिटकॉइन में किए जाने वाले परिवर्तनों की अपनी इच्छा सूची पर।

चूंकि बिटकॉइन की शुरुआत के बहुत करीब, बिटकॉइन कोर में सक्रिय रूप से शामिल अधिकांश डेवलपर्स Schnorr हस्ताक्षर चाहते हैं, और ECDSA हस्ताक्षरों के लिए उनकी श्रेष्ठता पर हमेशा एक ठोस सहमति रही है। वास्तव में यह तर्क दिया जा सकता है कि ECDSA को विशेष रूप से इसलिए बनाया गया था क्योंकि Schnorr हस्ताक्षर योजना का पेटेंट कराया गया था, और एक ओपन-सोर्स क्रिप्टोग्राफ़िक हस्ताक्षर योजना की भारी आवश्यकता थी जो पेटेंट द्वारा भारित नहीं थी।

Schnorr ECDSA की तुलना में बहुत अधिक कुशल और आसानी से हेरफेर करने योग्य है (हस्ताक्षर से चीजों को जोड़ा, घटाया जा सकता है, और अगर सही तरीके से किया जाता है, तब भी उपयोगकर्ताओं को वैध हस्ताक्षर के साथ छोड़ सकते हैं)। वर्षों से अधिकांश क्रिप्टोग्राफ़िक अनुप्रयोगों में ईसीडीएसए का उपयोग करना इच्छा के बजाय आवश्यकता का विषय था।

मर्केलाइज़्ड एब्सट्रैक्ट सिंटेक्स ट्रीज़ (MAST), इस आगामी टैप्रूट अपग्रेड का टापरूट आधा, एक समान पुराना इतिहास है। मुझे उद्धरण नहीं मिल रहा है, लेकिन मुझे यह स्पष्ट रूप से याद है कि 2013 या 2014 के आसपास बिटकॉइनटॉक डॉट ओआरजी पर पीटर टॉड जैसे लोगों द्वारा फेंके गए वाक्यांश को देखा गया था।

मूल मस्त के लिए बीआईपी 2016 में जॉनसन लाउ द्वारा प्रस्तावित किया गया था। इस प्रस्ताव में 2017 के आसपास कुछ गतिविधि भी देखी गई जब मार्क फ्रिडेनबैक, BTCDrak और Kalle Alm ने इसे दो अलग-अलग BIP में तोड़ दिया (116 और 117) और लाउ के मूल प्रस्ताव पर विस्तार किया।

जब तक ग्रेग मैक्सवेल प्रारंभिक टैपरोट विचार के साथ नहीं आए तब तक MAST अगले साल तक अधर में बैठा रहा और प्रकाशित यह बिटकॉइन-देव मेलिंग सूची में है। उनकी मुख्य अंतर्दृष्टि यह थी कि कई प्रतिभागियों के बीच किसी भी अनुबंध के मामले में वे सोच सकते थे, एक "इष्टतम परिणाम" था जहां अनुबंध को हर किसी के द्वारा तय किया जा सकता था, जो कि अधिक उन्नत स्क्रिप्ट और लेनदेन के साथ परिणाम को लागू करने के बजाय उचित परिणाम पर हस्ताक्षर कर सकता था। यह मूलभूत दावा है कि टैपरोट पर आधारित है, यानी, MAST ट्री को एक नियमित शीर्ष-स्तरीय कुंजी में बदलना, जिसे यह बताए बिना खर्च किया जा सकता है कि क्या अन्य खर्च करने वाली स्थितियों का एक मर्कल ट्री भी मौजूद है।

इस इतिहास के पाठ का अंतिम छोटा खंड पीटर विउल की घोषणा के साथ शुरू होता है मसौदा बीआईपी Schnorr और Taproot के लिए 6 मई, 2019 को मेलिंग सूची के अनुरूप। जनवरी 2020 तक, इसे औपचारिक रूप से अंतिम रूप दिया गया बीआईपी 340, 341 और 342. इस बिंदु से, यह कार्यान्वयन स्तर पर परिष्कृत करने, कुछ समीक्षा अवधि, और फिर लंबे समय तक तैयार किए गए बहुत से छोटे विवरण थे सक्रियण तंत्र पर लड़ाई. यह हमें अब तक ले जाता है, बस सक्रियता से शर्माता है।

Schnorr हस्ताक्षर का महत्व

तो, Schnorr हस्ताक्षरों के साथ क्या बड़ी बात है? खैर, शुरू करने के लिए, वे लेनदेन को छोटा करते हैं। एक ईसीडीएसए हस्ताक्षर आमतौर पर लेनदेन में एकल हस्ताक्षर के लिए लगभग 72 बाइट्स आकार का होता है। Schnorr हस्ताक्षर प्रति हस्ताक्षर अधिकतम 64 बाइट्स में घड़ी करते हैं। यह प्रत्येक Schnorr हस्ताक्षर के लिए ECDSA की तुलना में आकार में लगभग 12% की बचत है। यह दोनों Schnorr का उपयोग करने वाले व्यक्ति के लिए एक सीधा लाभ है जो एक ECDSA उपयोगकर्ता की तुलना में कम शुल्क का भुगतान करेगा, लेकिन यह उन लोगों के लिए भी एक सीधा लाभ है जो Schnorr का उपयोग नहीं कर रहे हैं और किसी और के Schnorr को संसाधित करने और मान्य करने के लिए ब्लॉकचेन में थोड़ा कम डेटा संग्रहीत करने की आवश्यकता है। हस्ताक्षर।

कम डेटा संग्रहीत करना हमेशा अच्छा होता है, लेकिन इससे भी बेहतर यह है कि आपके द्वारा संग्रहीत किए जाने वाले डेटा को मान्य करने की दक्षता में वृद्धि हो। Schnorr के अच्छे गुणों में से एक, इसके पीछे गणित की रैखिकता, आपको बिटकॉइन डेटा में एक अच्छी संपत्ति की अनुमति भी देती है: बैच सत्यापन। जब आपका नोड नेटवर्क से एक ब्लॉक प्राप्त करता है, तो यह प्रत्येक व्यक्तिगत लेनदेन के माध्यम से विश्लेषण करता है और प्रत्येक हस्ताक्षर को एक-एक करके मान्य करता है।

यह इस बात का एक बड़ा हिस्सा है कि मान्य ब्लॉकों में बहुत अधिक CPU शक्ति की खपत क्यों होती है। Schnorr हस्ताक्षर सभी को एक साथ बैच किया जा सकता है और गणितीय रूप से एक बार में मान्य किया जा सकता है, जैसे कि उन्हें एक साथ तोड़ना और अलग-अलग लोगों के समूह के बजाय एक गणित ऑपरेशन करना। तो, जितने अधिक Schnorr हस्ताक्षर होंगे, उतनी ही बड़ी कम्प्यूटेशनल बचत होगी। यह नेटवर्क के लिए एक बड़ी स्केलिंग जीत है।

एक और बड़े पैमाने पर सुधार Schnorr लाता है बहु-हस्ताक्षर लिपियों के लिए। प्रत्येक मल्टीसिग एड्रेस को खर्च करते समय मल्टीसिग स्क्रिप्ट में शामिल सभी व्यक्तिगत सार्वजनिक कुंजियों को स्पष्ट रूप से प्रकट करना होता है, और खर्च प्रक्रिया में शामिल प्रत्येक कुंजी के लिए एक हस्ताक्षर प्रदान करना होता है। Schnorr के गणितीय गुणों के साथ, MuSig, एक बहु-हस्ताक्षर मानक के लिए द्वार खुलता है। आप बस एक साथ कुंजी जोड़ सकते हैं और एक ही सार्वजनिक कुंजी के साथ समाप्त कर सकते हैं, जिसे सभी के निजी कुंजी शेयर नए हस्ताक्षर प्रोटोकॉल का उपयोग करने के लिए हस्ताक्षर कर सकते हैं। ब्लॉकस्ट्रीम के जोनास निक बेंचमार्क MuSig2 दो मिनट के लिए लेने पर दस लाख हस्ताक्षर करने के लिए एक बहु-हस्ताक्षर पते में प्रतिभागियों। बहु-हस्ताक्षर स्क्रिप्ट में स्केलिंग सुधार को कम करके नहीं आंका जा सकता है।

बहु-हस्ताक्षर लिपियों के लिए इस बड़ी छलांग का गोपनीयता प्रोफ़ाइल और बिटकॉइन के शीर्ष पर निर्मित कई अनुप्रयोगों की लागत के लिए एक बड़ा निहितार्थ है। म्यूसिग-आधारित लाइटनिंग चैनल अब चेन पर Schnorr/Taproot UTXOs के पूरे गुमनामी सेट में मिश्रित हो सकते हैं क्योंकि कोई भी इस तथ्य को अलग करने में सक्षम नहीं होगा कि वे अब दो-दो मल्टीसिग आउटपुट हैं।

वे मिश्रण करेंगे और एक ही हस्ताक्षर स्क्रिप्ट की तरह दिखेंगे। सामान्य तौर पर किसी भी मल्टीसिग UTXO के लिए भी यही बात लागू होती है। यह उन लोगों के लिए बहुत अधिक प्रभाव डालेगा जो एकल हस्ताक्षर स्क्रिप्ट की तुलना में अधिक मजबूत सुरक्षा और पुनर्प्राप्ति मॉडल के साथ अपने कोल्ड स्टोरेज की बेहतर सुरक्षा के लिए बहु-हस्ताक्षर स्क्रिप्ट का उपयोग करते हैं।

सबसे पहले, यह स्पष्ट नहीं होगा कि वे ब्लॉकचेन को देखकर एक मल्टीसिग सेटअप का उपयोग कर रहे हैं, इसलिए यह, लाइटनिंग के मामले की तरह, उन्हें बाकी सब चीजों के साथ मिला देगा। हालांकि एक महत्वपूर्ण जीत अर्थशास्त्र के संबंध में है: अभी बहु-हस्ताक्षर का उपयोग करने के लिए अंततः एक UTXO खर्च करने में शामिल प्रत्येक कुंजी के लिए एक अलग हस्ताक्षर प्रदान करने की आवश्यकता है। Schnorr/MuSig के साथ, चीजें एकल संयुक्त सार्वजनिक कुंजी के लिए एकल हस्ताक्षर में संकुचित हो जाएंगी, जिसका अर्थ है कि MuSig का उपयोग करके मल्टीसिग UTXO खर्च करना बहुत सस्ता हो जाएगा क्योंकि यह ब्लॉकचेन में कम डेटा को आगे बढ़ा रहा है।

एक आखिरी अच्छी बात जो Schnorr हस्ताक्षर करते हैं, वह एडेप्टर हस्ताक्षरों के कार्यान्वयन को बहुत सरल करता है। एक एडॉप्टर हस्ताक्षर के बारे में सोचें जो एक मान द्वारा "एन्क्रिप्टेड" है जिसे एक वैध हस्ताक्षर से जोड़ा या घटाया गया है। यह तब तक मान्य नहीं है जब तक आप उस गणितीय संक्रिया को उलट नहीं देते हैं, या "कुंजी" के साथ "इसे डिक्रिप्ट" करते हैं जिसका उपयोग इसे हेरफेर करने के लिए किया गया था। यह ECDSA के साथ संभव है, लेकिन Schnorr की तुलना में गणित के गैर-रैखिक होने के कारण, यह अपेक्षाकृत जटिल है और इसे लागू करने पर विचार करने के लिए बहुत सारी सुरक्षा चिंताएँ हैं।

हालांकि, Schnorr के रैखिक गुणों के कारण, एक एडेप्टर हस्ताक्षर एक एकल (जैसे, संख्या 9,300,030) लेना और उसमें से एक मान घटाना (जैसे 30) के रूप में सरल है। एक बार जब एडॉप्टर हस्ताक्षर रखने वाली पार्टी घटाए गए मूल्य को सीख लेती है, तो वे बस इसे वापस जोड़ सकते हैं और देखा, उनके पास फिर से एक वैध हस्ताक्षर है।

टपरोट के निहितार्थ

जैसा कि ऊपर चर्चा की गई है, वास्तव में टपरोट अनिवार्य रूप से सिर्फ MAST है, सिवाय इसके कि यह P2SH की तरह काम कर रहा है (जहां आपके पास स्क्रिप्ट है, या MAST के मामले में, स्क्रिप्ट ट्री के शीर्ष की मर्कल रूट), आप "ट्वीक" करते हैं मर्कल ट्री की जड़ से सार्वजनिक कुंजी Schnorr।

Schnorr के रैखिक गुणों के कारण ट्वीकिंग काम करता है - जब आप एक मर्कल रूट के साथ एक सार्वजनिक कुंजी को "ट्वीक" करते हैं (उस मर्कल रूट को सार्वजनिक कुंजी में जोड़ें), तो आप बस मर्कल रूट को मूल निजी कुंजी में जोड़ सकते हैं और खर्च करने के लिए कुंजी उत्पन्न कर सकते हैं नई tweaked सार्वजनिक कुंजी। यानी, आप सार्वजनिक और निजी दोनों कुंजी में एक ही चीज़ जोड़ते हैं, और वे अभी भी एक मान्य कुंजी जोड़ी हैं। यह एक मस्त पेड़ के अस्तित्व को छुपाता है, जब तक कि इसकी एक शाखा का उपयोग नहीं किया जाता है, लेकिन मूल रूप से यह अभी भी केवल एक मस्त पेड़ है, केवल एक अधिक कुशल और निजी तरीके से प्रतिबद्ध है।

मर्कल ट्री में अलग-अलग खर्च करने वाली लिपियों के लिए प्रतिबद्ध होने और केवल उपयोग की गई स्क्रिप्ट को प्रकट करने की क्षमता स्मार्ट अनुबंध जटिलता के मामले में एक बड़े पैमाने पर स्केलेबिलिटी जीत है जिसे बिटकॉइन पर बनाना संभव है।

जिस तरह ब्लॉक आकार प्रति ब्लॉक लेनदेन की संख्या को सीमित करता है, उसी तरह 100 किलोबाइट की लेनदेन आकार प्रतिबंध सीमा होती है। फर्क सिर्फ इतना है कि यह आम सहमति का नियम नहीं बल्कि नीतिगत नियम है। इसका मतलब है कि एक खनिक 100 किलोबाइट से बड़ा लेन-देन कर सकता है, लेकिन डिफ़ॉल्ट रूप से, नेटवर्क पर किसी का भी नोड पहले स्थान पर खनिक से बड़े लेनदेन को रिले नहीं करेगा।

यह स्वाभाविक रूप से बिटकॉइन UTXO को लॉक करने के लिए उपयोग की जाने वाली स्क्रिप्ट के आकार को सीमित करता है। यहां तक ​​कि पी2एसएच के साथ, जहां यूटीएक्सओ स्क्रिप्ट के एक हैश में बंद है, जो तब तक प्रकट नहीं होता जब तक आप इसे खर्च नहीं करते, तब भी आपको अंतत: स्पेंड टाइम पर पूरी स्क्रिप्ट को प्रकट करना होता है। जब आप इसका उपयोग करते हैं तो आपको पूरी स्क्रिप्ट को प्रकट करने की आवश्यकता नहीं होने के कारण टैपरोट स्क्रिप्ट की इस मापनीयता सीमा को बढ़ाता है। लेन-देन आकार सीमा तक सीमित होने के कारण आप UTXO को खर्च करने के सभी तरीकों के कुल आकार के बजाय, आपको केवल यह सुनिश्चित करना होगा कि आप किसी भी एक तरीके से Taproot UTXO खर्च कर सकते हैं जो इस सीमा का सम्मान करता है।

टैपरोट के साथ आने वाले बहुत सारे गोपनीयता लाभ भी हैं। MAST ट्री के बड़े लाभों में से एक सभी प्रकार की सशर्त स्थितियों को बनाने की क्षमता है जहां सिक्के अन्य पार्टियों द्वारा खर्च किए जा सकते हैं।

इनहेरिटेंस स्कीम जैसी चीजों की कल्पना करें जहां एक या दो साल बाद आपके बच्चे आपके सिक्के खर्च कर सकते हैं, या यदि आप हस्ताक्षर करने से इनकार करते हैं, तो आपकी पत्नी और एक वकील के पास सिक्कों की वसूली के लिए एक संभावित रास्ता है। इन खर्च की शर्तों के बारे में जनता के सामने कुछ भी नहीं बताया जाता है जब तक कि उनका वास्तव में उपयोग नहीं किया जाता है। यह दो-तरफा प्रक्रिया आपके द्वारा बनाई गई विभिन्न खर्च शाखाओं में शामिल अन्य पार्टियों के लिए उस UTXO में उनकी भागीदारी के रूप में प्रशंसनीय इनकार प्रदान करती है, साथ ही उन्हें एक चोर या हमलावर से पूर्व-खाली लक्षित करने से बचाती है, यह जानते हुए कि उनका उन पर कुछ हद तक नियंत्रण है। लक्ष्य के UTXOs।

तकनीकी स्तर पर, Taproot को भी अपेक्षाकृत अच्छी तरह से इंजीनियर किया गया है। कोई भी पढ़ रहा है जो किसी भी गहरे स्तर पर अलग-अलग गवाह से परिचित है, उसे गवाह संस्करण से परिचित होना चाहिए।

जब पृथक गवाह लागू किया गया था, तो इसने लेन-देन का नया "गवाह" खंड बनाया जहां हस्ताक्षर डेटा को स्थानांतरित किया गया था। गवाह डेटा में एक संस्करण ध्वज था ताकि नई सुविधाओं के लिए आधार परत पर अपरिभाषित OP_CODE का उपयोग किए बिना इसे नई कार्यक्षमता में अपग्रेड किया जा सके।

यह वास्तव में कैसे Taproot/Schnorr लागू किया गया है। अलग-अलग गवाह लेनदेन गवाह संस्करण शून्य का उपयोग करते हैं। जब Taproot/Schnorr जल्द ही लाइव हो जाएगा, तो वे नए गवाह संस्करण एक का उपयोग पुराने अलग-अलग गवाह लेनदेन से अलग करने के लिए करेंगे। जिस तरह सेगविट ने गवाह संस्करण पेश किए, उसी तरह टैपरूट ने टैपरोट का उपयोग करते हुए यूटीएक्सओ के लिए एमएएसटी पेड़ों में उपयोग की जाने वाली टेपस्क्रिप्ट के लिए "टैपलीफ संस्करण" पेश किया। यह न केवल आधार परत पर नए OP_CODE का उपयोग किए बिना MAST में दबी लिपियों को अपग्रेड करने की अनुमति देता है, बल्कि गवाह संस्करणों को अपग्रेड किए बिना भी! इसलिए टैप्रूट को प्रोटोकॉल में अन्य असंबंधित उन्नयनों को सीमित किए बिना भविष्य में अपग्रेड करने के लिए यथासंभव कुशल होने के लिए डिज़ाइन किया गया था।

टैपरूट कई अलग-अलग उपयोग के मामले लाएगा। शुरू करने के लिए, लाइटनिंग चैनल में सभी गैर-सहकारी खंड जैसे पेनल्टी कीज़, या टाइमलॉक का उपयोग करने की अनुमति देने के लिए, टैपरोट के साथ एक MAST के तहत दफन किया जा सकता है। किसी को भी पता नहीं चलेगा कि वे मौजूद हैं जब तक कि उनका उपयोग करने की आवश्यकता न हो, आगे यह अस्पष्ट है कि कौन से UTXO वास्तव में लाइटनिंग चैनल हैं या नहीं।

वंशानुक्रम योजनाएं एक और उपयोग का मामला है। एक टपरूट पेड़ की संरचना की कल्पना करें ताकि छह महीने के बाद आप अपना पैसा नहीं ले जा सकें, आपका पूरा परिवार एक साथ आ सकता है और यूटीएक्सओ को अपनी इच्छानुसार खर्च कर सकता है। फिर, छह महीने बाद, हर कोई एक व्यक्ति को छोड़कर इसे खर्च कर सकता है (इसलिए कल्पना करें कि यदि आपके पास आपकी पत्नी, दो बच्चे और माता-पिता प्रमुख धारक हैं, तो कल्पना करें कि अतिरिक्त छह महीनों के बाद, आपकी पत्नी, एक बच्चा और माता-पिता हस्ताक्षर कर सकते हैं , या आपके दो बच्चे और माता-पिता आपकी पत्नी के बिना हस्ताक्षर कर सकते हैं, इत्यादि)।

फिर, उसके छह महीने बाद, हर कोई इसे घटाकर दो लोगों को खर्च कर सकता है। आखिरकार, यह केवल एक व्यक्ति के लिए एक वकील की मदद से उबल सकता है (यह सुनिश्चित करने के लिए कि कोई शीनिगन्स नहीं हुआ है) UTXO खर्च करने में सक्षम है।

या, क्या होगा यदि आप अपने कोल्ड स्टोरेज को सुरक्षित करने के लिए मल्टीसिग का उपयोग करते हैं, लेकिन आपके पास केवल एक ही स्थान है जिसे आप सुरक्षित और अनुमानित दीर्घकालिक मानते हैं? आप एक MAST बना सकते हैं, जहां अंततः, कुछ वर्षों के बाद, उस सुरक्षित स्थान की कुंजी उन सिक्कों को अकेले खर्च कर सकती है, जैसे कि अन्य चाबियां खो जाती हैं या नष्ट हो जाती हैं, लेकिन अपने सिक्कों को तुरंत चोरी के जोखिम में डाले बिना यदि वह एक कुंजी से समझौता किया गया था।

यह बिटकॉइन के लिए एक अद्भुत और व्यापक उन्नयन है जो कि लगभग बिटकॉइन के जन्म के बाद से ही काम कर रहा है, न कि केवल पिछले कुछ वर्षों में जिसमें वास्तविक कार्यान्वयन विवरण पर काम किया गया है और लागू किया गया है।

यह वास्तव में बिटकॉइन प्रोटोकॉल की मापनीयता और उपयोगिता के लिए इतने सारे तरीकों से एक जीत है कि यह बताना मुश्किल है कि उनमें से कुछ कितने सूक्ष्म और "अन-सेक्सी" हैं। लेकिन इससे जीत में कोई कमी नहीं आती है। तो, हर कोई नए खिलौनों के साथ खेलने के लिए तैयार हो जाता है और हमें जल्द ही उपयोग करना होगा, क्योंकि टैपरोट आ रहा है!

यह शिनोबी की अतिथि पोस्ट है। व्यक्त की गई राय पूरी तरह से उनकी अपनी हैं और जरूरी नहीं कि वे बीटीसी इंक या . के विचारों को प्रतिबिंबित करें बिटकॉइन पत्रिका.

स्रोत: https://bitcoinmagazine.com/technical/bitcoin-taproot-explainer