Bitcoin Taproot 업그레이드의 기술적 분석

비트 코인은 모두 올 3 월 대대적 인 업그레이드를 거치게됩니다. 업그레이드에는 XNUMX 개의 BIP (Bitcoin Improvement Proposals)에서 언급 한 바와 같이 비트 코인의 기본 기술에 대한 많은 중요한 변경 사항이 포함됩니다. BIP 340 Schnorr 서명의 경우 Taproot BIP 341, 및 Taproot 스크립트의 유효성 검사 BIP 342.

Taproot라고하는 업그레이드는 제안 된 블록 스트림의 핵심 비트 코인 기여자이자 공동 창립자이자 CTO 인 Gregory Maxwell이 2018 년에 작성했습니다. 이는 개인 정보 보호, 효율성 및 비트 코인 스크립팅 방법을 개선하는 것을 목표로합니다. 오랫동안 예상되는 특정 새로운 기능은 스마트 계약 기능, Schnorr 서명, Merkle 분기 및 새로운 한숨 모드와 같이 추가됩니다. 이러한 변경으로 인해 비트 코인 P2SH 거래가 더욱 비공개 적으로 처리되어 해커 또는 규제 기관의 대량 거래에 대한 불필요한 관심을 피할 수 있습니다.

2021 년 XNUMX 월에 예정된 소프트 업그레이드입니다. 사용자는 지갑을 업그레이드 할 필요가 없습니다. 이전 노드와 유통중인 비트 코인 완전히 영향을받지 않습니다. 그러나 사용자가 12 년 2021 월 XNUMX 일까지 Taproot로 업그레이드하지 않기로 선택하면 특정 공격에 취약해질 수 있습니다.

12 월 90 일 비트 코인에서 채굴 된 모든 블록의 0.21.1 %가 업그레이드를 지원하고 고정했습니다. 이를 지원하기 위해 사용자는 최신 비트 코인 코어 v 9로 업그레이드해야했습니다. 소프트 포크 배포 방법 인 BIP2016 및 Speedy Trial을 사용하여 채굴 자와 채굴 풀은 2 년 블록 기간 (약 90 주) 동안 채굴 된 블록에서 소프트 포크를 지원하도록 신호를 보냈습니다. 활성화를 위해 잠 그려면 블록의 XNUMX %가 신호를 보내야했습니다. Speedy Trial은 XNUMX 월에 종료 될 예정 이었지만 커뮤니티는 원하는 합의를 조기에 달성했습니다.

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- BitMEX Research (@BitMEXResearch) ２０２３년 ６월 ２８일

작년부터 비트 코인은 금융 기관 및 개인 투자자 새로운 투자 자산 클래스로 적합하다고 생각합니다. Taproot의 적절한 구현을 통해 스마트 계약을 처리하는 새로운 기능은 개발자를 비트 코인으로 끌어들일 것입니다. 펀드와 마찬가지로 대기업은 초보자와 덜 안전한 블록 체인을 사용하는 대신 스마트 계약 개발을 위해 비트 코인으로 이동할 수 있습니다.

비트 코인은 이제 비트 코인에 더 많은 유틸리티를 제공하는 금융 상품이 아닌 DeFi, NFT, ICO 및 IEO와 같은 다양한 분야에서 사용될 수 있습니다. 바라건대, 이러한 움직임이 곧 웹 3.0을 현실화하는 데 기여할 것입니다.

다음 BIP의 변경 사항은 Taproot에 포함됩니다.

Schnorr 서명 : BIP-340

비트 코인은 보안과 프라이버시를 보장하기 위해 타원 곡선 암호화를 기반으로합니다. 현재 모든 트랜잭션에 서명하기 위해 ECDSA (Elliptic Curve Digital Signature Algorithm)를 사용합니다.

Taproot 업그레이드를 통해 Bitcoin은 트랜잭션 인증을 위해 Schnorr 서명이라는 다른 디지털 서명 체계를 사용하도록 마이그레이션하고 있습니다. 더 안전하고 조작이 불가능한 서명 체계입니다. ECDSA 서명은 가단성이있어 제 XNUMX자가 기존 서명을 다른 유효한 디지털 서명으로 변경할 수 있습니다. 

P2SH 스크립트의 개인 정보 보호 정책: Schnorr 서명을 사용하여 업그레이드는 P2SH 트랜잭션을 일반 P2PKH 트랜잭션으로 대체합니다. P2PKH (Pay-to-Public-Key-Hash) 스크립트는 비트 코인 거래의 기본 유형입니다. scriptPubKey라고하는이 스크립트에 의해 잠긴 출력을 사용하려면 사용자는 해당 개인 키를 사용하는 공개 및 디지털 서명 인 scriptSig라는 잠금 해제 스크립트를 제공해야합니다. P2SH (Pay-to-Script-Hash)는 송금인이 자금을 스크립트의 해시에 잠글 수 있도록하는 고급 스크립트입니다. 상환 스크립트는 자금의 지출 조건을 언급하며 출력을 사용하려면 잠금 해제 스크립트가 필요합니다.

상환 스크립트는 지출 거래 중에 만 공개됩니다. 이때 네트워크의 모든 사람이 전체 스크립트와 관련된 ID를 발견하여 사용자 개인 정보를 줄일 수 있습니다.

더 복잡한 지출 조건이 관련되면 스크립트 크기도 커집니다. 큰 스크립트는 UTXO 공간에서 더 많은 공간을 차지하므로 확장 성이 떨어집니다. 이것은 또한 송금인이 지불해야하는 거래 수수료를 증가시킵니다.

다자간 거래의 키 집계: Schnorr 서명은 선형입니다. 이 속성을 사용하면 트랜잭션의 여러 당사자가 공동 작업을 수행하고 공개 키 합계에 유효한 단일 서명을 생성 할 수 있습니다. P2SH 스크립트로 지정된 모든 다자간 거래는 간단한 P2PKH 거래로 변환 될 수 있습니다. Schnorr 서명의 키 집계 속성을 사용하여 여러 서명을 단일 서명으로 변환 할 수 있습니다. 여러 공개 키를 하나의 서명 만 생성하는 하나로 결합 할 수 있습니다.

검증 자의 관점에서 N-of-N 다중 서명은 일반 서명과 다르지 않습니다. 더 이상 각 서명을 확인할 필요가 없으므로 더 빠른 거래 확인을위한 길을 닦습니다. M-of-N 다중 서명의 경우 Schnorr를 사용하여 M 서명이 하나의 서명으로 집계됩니다. 트랜잭션은 일반 P2PKH 트랜잭션으로 나타나는 공개 키 및 서명의 임계 값이 제공 될 때 승인됩니다. 집계 공개 키는 참가자에게 다시 연결할 수 없습니다.

스마트 계약 기능: Schnorr 서명은 비트 코인 프로토콜 위에 계층 2 기능을 활성화하여 스크립트없는 스크립트를 사용하여 스마트 계약 개발 기능을 활성화합니다. 스마트 계약을 디지털 서명으로 인코딩하는 방법입니다. 이를 통해 더 작고 더 효율적이며 더 개인적이고 확장 가능한 스크립트를 사용할 수 있습니다.

원자력 스왑: 어댑터 서명을 사용하는 아토믹 스왑 트랜잭션도 단일 서명자 트랜잭션으로 표시되어 더 비공개로 만듭니다. 아토믹 스왑을 사용하면 중개자없이 두 개의 서로 다른 블록 체인 네트워크에서 두 개의 서로 다른 토큰을 PXNUMXP로 교환 할 수 있습니다. 현재, 두 블록 체인이 모두 관찰되면 원자 교차 체인 거래 거래는 사소하게 연결될 수 있습니다.

이 업그레이드에서는 고정 된 64 바이트 디지털 서명을 생성하도록 서명 인코딩이 변경됩니다. 스크립트의 복잡성에 관계없이 Schnorr 서명은 공간을 덜 차지하므로 거래 규모가 작아지고 수수료가 절감됩니다.

Taproot : BIP-341

Schnorr 서명을 사용하여 Taproot는 모든 거래에서 출력 지출 조건을 정의하는 새로운 방법을 도입합니다. MAST (Merkelized Abstract Syntax Trees) 프로토콜의 구현입니다. 제안 된 BIP-114에서. 스크립트 트리라는 Merkle 트리를 사용하여 스크립트의 여러 분기를 인코딩하여 실행되지 않은 스크립트를 숨겨 개인 정보를 크게 향상시킵니다.

P2SH 및 P2WSH (Pay-2-Witness-Script-Hash)를 사용하려면 상환자가 예기치 않은 모든 스크립트 분기를 게시해야합니다. P2WSH 스크립트는 Segregated Witness (SegWit)를 지원하는 P2SH와 유사합니다. 사용자는 공개 키를 일반 서명 (P2PKH에서 사용)으로 사용하거나 스크립트 (P2SH 또는 P2WSH에서 사용)를 사용하여 지출하도록 선택할 수 있습니다. MAST를 사용할 때 트랜잭션 지출을 위해 사용자는 실행중인 스크립트 분기 만 제공 할 수 있습니다. 이것은 상환 스택의 크기를 줄입니다. 이를 통해 사용자는 이전에 스크립트 크기로 제한되었던 복잡한 자금 상환 조건을 작성할 수 있습니다.

이를 사용하여 개발자는 이제 다양한 조항으로 복잡한 계약을 작성할 수 있습니다. 이러한 조건은 Merkle 트리에서 인코딩되고 구조화됩니다. 사용자는 스크립트에 의해 잠긴 자금을 잠금 해제하기 위해 자신이 실행하는 스크립트 만 공개하면됩니다.

현재 비트 코인 실행에서 P2SH 출력을 잠금 해제하면 펀드를 사용하기위한 모든 조건이 공개됩니다. 머클 트리를 이용하면 만족 한 조건 만 드러나더라도 스크립트 검증이 가능합니다. 또한 MAST 구조는 스토리지 요구 사항에 영향을주지 않으며 추가 공간없이 여러 복잡한 조건을 포함 할 수 있습니다.  

Taproot 기능을 사용하면 P2PKH 및 P2SH 트랜잭션이 유사하고 구별 할 수 없습니다.

탭 스크립트 : BIP-342

이렇게하면 Taproot 스크립트의 유효성을 검사하는 서명 해싱이 향상됩니다. 비트 코인 프로그래밍 언어의 업그레이드 된 버전입니다. 새로운 기능을 더 쉽게 추가 할 수 있습니다.

ECDSA 서명 확인에 사용되는 OP_CHECKSIG 및 OP_CHECKSIGVERIFY는 새로 추가 된 Schnorr 서명을 확인하도록 수정됩니다. OP_CHECKMULTISIG 및 OP_CHECKMULTISIGVERIFY는 중단되었습니다. 서명의 일괄 확인을 활성화하기 위해 새로운 opcode OP_CHECKSIGADD가 도입되었습니다.

새로운 탭 스크립트 OP_SUCCESS opcode를 사용하면 새로운 opcode를 더 쉽게 도입 할 수 있습니다. 이를 통해 향후 비트 코인 스크립트에 더 유용한 opcode를 더 쉽게 추가 할 수 있습니다.

결론

Taproot 업그레이드는 비트 코인 기능을 확장하고 잠재력을 최대한 실현하기 위해 비트 코인 커뮤니티에서 오랫동안 기다려온 업그레이드입니다. 레이어 2 기능은 비트 코인에서 더 많은 사용 사례를 가능하게하고 산업이 탈 중앙화로 이동하기를 바랍니다. 레거시 시스템의 향상된 개인 정보 보호 및 효율성으로 인해 더 많은 응용 프로그램이 실현 될 것입니다. 바라건대, 업그레이드가 비트 코인에 더 많은 유용성을 가져올 것입니다.