O analiză tehnică a actualizării Bitcoin Taproot

Bitcoin este gata să sufere o actualizare majoră în luna noiembrie. Upgrade-ul include multe schimbări semnificative în tehnologia de bază a Bitcoin, așa cum se menționează în 3 BIP-uri (Bitcoin Improvement Proposals): PIB 340 pentru semnăturile Schnorr, Taproot în PIB 341, și validarea scripturilor Taproot în PIB 342.

Upgrade-ul, numit Taproot, a fost propus de către un colaborator și co-fondator principal al Bitcoin și CTO la Blockstream, Gregory Maxwell în 2018. Acest lucru urmărește să îmbunătățească confidențialitatea, eficiența și metodele de scripting Bitcoin. Anumite funcții noi, anticipate de mult timp, sunt adăugate, cum ar fi capabilități de contract inteligente, semnături Schnorr, ramuri Merkle și noi moduri de susținere. Schimbările fac tranzacțiile Bitcoin P2SH mai private, evitând atenția inutilă acordată tranzacțiilor cu volum mare din partea hackerilor sau poate a organismelor de reglementare.

Este un upgrade soft care va avea loc în noiembrie 2021. Utilizatorii nu trebuie să își actualizeze portofelele. Nodurile vechi și bitcoini în circulație va rămâne complet neafectat. Dar dacă utilizatorii aleg să nu facă upgrade la Taproot până pe 12 noiembrie 2021, ei pot deveni vulnerabili la anumite atacuri.

Pe 12 iunie, upgrade-ul a fost susținut și blocat de 90% din toate blocurile extrase pe Bitcoin. Pentru a-l susține, utilizatorii au trebuit să facă upgrade la cel mai recent Bitcoin Core v 0.21.1. Folosind o metodă de implementare soft fork, BIP9 și Speedy Trial, minerii și pool-urile miniere au semnalat sprijinul pentru soft furk în blocurile lor minate, într-o perioadă de bloc din 2016 (aproximativ 2 săptămâni). Pentru a se bloca pentru activare, 90% dintre blocuri au trebuit să semnaleze. Procesul rapid trebuia să se încheie în august, dar comunitatea a obținut devreme consensul dorit.

Upgrade-ul Taproot softfork al Bitcoin este acum blocat!!!https://t.co/2ENYz4eLZu#rădăcină pic.twitter.com/XKdCkO8TuU

- BitMEX Research (@BitMEXResearch) 12 Iunie, 2021

De anul trecut, Bitcoin a atras o mulțime de investiții din instituții financiare și investitori de retail considerându-l potrivit ca o nouă clasă de active investibile. Odată cu implementarea corectă a Taproot, noile capabilități de a gestiona contractele inteligente vor atrage dezvoltatorii către Bitcoin. La fel ca și fondurile, marile companii corporative pot trece la Bitcoin pentru dezvoltarea de contracte inteligente, mai degrabă decât să folosească începătorii și blockchain-urile mai puțin sigure.

Bitcoin ar putea fi folosit acum într-o mare varietate de sectoare, cum ar fi DeFi, NFT, ICO și IEO, decât să fie doar un instrument financiar care va oferi mai multă utilitate Bitcoins. Sperăm că această mișcare va contribui în curând la transformarea web 3.0 în realitate.

Modificările în următoarele BIP-uri sunt incluse în Taproot:

Semnături Schnorr: BIP-340

Bitcoin se bazează pe criptografia cu curbă eliptică pentru a-și asigura securitatea și confidențialitatea. În prezent, utilizează algoritmul de semnătură digitală cu curbă eliptică (ECDSA) pentru semnarea oricărei tranzacții.

Odată cu actualizarea Taproot, Bitcoin migrează pentru a utiliza o altă schemă de semnătură digitală numită semnătură Schnorr pentru autentificarea tranzacțiilor. Este o schemă de semnătură mai sigură și mai maleabilă. Semnăturile ECDSA sunt maleabile, permițând oricărei terțe părți să modifice o semnătură existentă într-o altă semnătură digitală validă. 

Confidențialitate în scripturile P2SH: Folosind semnătura Schnorr, upgrade-ul înlocuiește tranzacțiile P2SH cu o tranzacție generală P2PKH. Un script P2PKH (Pay-to-Public-Key-Hash) este tipul de bază de tranzacție Bitcoin. Pentru a cheltui o ieșire blocată de acest script, numită scriptPubKey, utilizatorul trebuie să furnizeze un script de deblocare, numit scriptSig, care este semnătura publică și digitală folosind cheia privată corespunzătoare. Un P2SH (Pay-to-Script-Hash) este un script avansat care permite unui expeditor să blocheze fondurile în hash-ul unui script. Scriptul de răscumpărare menționează starea de cheltuire a fondurilor și necesită un script de deblocare pentru a cheltui rezultatul.

Scriptul de răscumpărare este dezvăluit numai în timpul tranzacției de cheltuieli. În acel moment, oricine din rețea poate descoperi întregul script și identitățile implicate în acesta, reducând confidențialitatea utilizatorului.

Dimensiunea scenariului crește, de asemenea, dacă sunt implicate condiții de cheltuieli mai complicate. Scripturile mari ocupă mai mult spațiu în spațiul UTXO, ceea ce este un dezavantaj pentru scalabilitate. Acest lucru mărește și taxele de tranzacție pe care expeditorul trebuie să le plătească.

Agregarea cheilor în tranzacții cu mai multe părți: semnăturile Schnorr sunt liniare. Această proprietate permite mai multor părți dintr-o tranzacție să colaboreze și să producă o singură semnătură valabilă pentru suma cheilor lor publice. Orice tranzacție cu mai multe părți specificată de un script P2SH poate fi convertită într-o tranzacție simplă P2PKH. Semnăturile multiple pot fi convertite într-o singură semnătură folosind proprietatea de agregare a cheilor a semnăturilor Schnorr. Mai multe chei publice pot fi combinate într-una care produce o singură semnătură.

Din perspectiva unui verificator, orice semnătură multiplă N-of-N nu va fi diferită de semnăturile obișnuite. Fiecare semnătură nu mai trebuie să fie verificată, deschizând calea pentru o verificare mai rapidă a tranzacțiilor. În cazul unei multi-semnături M-of-N, folosind Schnorr, M semnături sunt agregate într-o singură semnătură. Tranzacția este autorizată atunci când este furnizat un număr prag de chei publice și semnături, care apar ca o tranzacție normală P2PKH. Cheia publică agregată nu poate fi niciodată conectată înapoi la participanți.

Capabilitati de contract inteligente: Semnătura Schnorr permite, de asemenea, capabilități de nivel 2 pe lângă protocolul Bitcoin, permițând capabilități de dezvoltare a contractelor inteligente folosind scripturi fără scripturi. Acestea sunt o modalitate de a codifica contractele inteligente în semnături digitale. Acest lucru permite scripturi mai mici, mai eficiente, mai private și mai scalabile.

Swap-uri swap: Tranzacțiile de schimb atomic care utilizează semnături adaptor ar apărea, de asemenea, ca o tranzacție cu un singur semnatar, făcându-le mai private. Schimbul atomic permite schimbul peer-to-peer a două jetoane diferite pe două rețele blockchain diferite, fără a fi nevoie de vreun intermediar. În prezent, tranzacțiile de tranzacționare încrucișată atomică sunt trivial conectabile dacă sunt respectate ambele blockchain.

Cu această actualizare, codificarea semnăturii este modificată pentru a produce o semnătură digitală fixă ​​de 64 de octeți. Indiferent de complexitatea scenariului, semnătura Schnorr ocupă mai puțin spațiu, rezultând tranzacții de dimensiuni mai mici, reducând comisioanele.

Rădăcină pivotantă: BIP-341

Folosind semnăturile Schnorr, Taproot introduce o nouă modalitate de a defini condițiile de cheltuieli de producție în orice tranzacție. Este o implementare a protocolului MAST (Merkelized Abstract Syntax Trees), care este propus în BIP-114. Folosește un arbore Merkle numit arbore de script pentru a codifica mai multe ramuri într-un script, ceea ce îmbunătățește considerabil confidențialitatea prin ascunderea scripturilor neexecutate.

P2SH și P2WSH (Pay-2-Witness-Script-Hash) solicită ca răscumpărătorul să publice toate ramurile neașteptate ale scriptului. Scriptul P2WSH este similar cu P2SH, care acceptă Segregated Witness (SegWit). Utilizatorii pot alege să cheltuiască fie folosind o cheie publică ca semnătură obișnuită (folosită în P2PKH) fie folosind un script (utilizat în P2SH sau P2WSH). Când folosesc MAST, pentru a cheltui o tranzacție, utilizatorii au opțiunea de a furniza doar ramura de script pe care o execută. Acest lucru reduce dimensiunea stivei de răscumpărare. Acest lucru le permite utilizatorilor să scrie condiții complicate de răscumpărare a fondurilor, care anterior erau limitate de dimensiunea scriptului.

Folosind aceasta, dezvoltatorii pot crea acum contracte complexe cu multe clauze diferite. Aceste condiții sunt codificate și structurate într-un arbore Merkle. Utilizatorii trebuie doar să dezvăluie scriptul pe care îl execută pentru a debloca fondurile blocate de script.

În execuția actuală Bitcoin, la deblocarea unei ieșiri P2SH, sunt dezvăluite toate condițiile de cheltuire a fondului. Folosind arborele Merkle, este posibil să verificați scriptul chiar dacă este dezvăluită doar condiția care este îndeplinită. De asemenea, structura MAST nu afectează cerințele de depozitare, orice număr de condiții complexe pot fi incluse fără spațiu suplimentar.  

Folosind caracteristica Taproot, tranzacțiile P2PKH și P2SH arată similare și imposibil de distins.

Tapscript: BIP-342

Acest lucru îmbunătățește hashingul semnăturii pentru a valida scripturile de rădăcină principală. Este o versiune actualizată a limbajului de programare Bitcoin. Permite adăugarea mai ușoară a noilor funcții.

Opcodes utilizate pentru verificarea semnăturilor ECDSA, OP_CHECKSIG și OP_CHECKSIGVERIFY, sunt modificate pentru a verifica semnăturile Schnorr nou adăugate. Opcodes OP_CHECKMULTISIG și OP_CHECKMULTISIGVERIFY sunt întrerupte. Pentru a permite verificarea în lot a semnăturilor, este introdus un nou cod operațional OP_CHECKSIGADD.

Noile coduri operaționale tapscript OP_SUCCESS permit introducerea mai ușoară a noilor coduri operaționale. Acest lucru, sperăm, va face mai ușor să adăugați mai multe opcode utile la scripturile Bitcoin în viitor.

Concluzie

Upgrade-ul Taproot este o actualizare mult așteptată în comunitatea Bitcoin pentru a extinde capabilitățile Bitcoin și a-și realiza întregul potențial. Funcțiile de nivel 2 vor permite mai multe cazuri de utilizare pe Bitcoin și, sperăm, vor muta industria către descentralizare. Confidențialitatea și eficiența sporită în sistemul moștenit vor aduce mai multe aplicații de realizat. Sperăm că upgrade-ul va aduce mai multă utilitate pentru Bitcoin-urile noastre.