Taproot och Schnorr-signaturer – Kommer snart uppdateringar för att förbättra integriteten och skalbarheten för Bitcoin-nätverket.

Integritets- och skalningsuppdateringarna av Taproot- och Schnorr-signaturer har gjort betydande framsteg nyligen, från teoretisk idé till riktig kod. Dessa uppdateringar kombinerar flera olika tekniker som har erbjudits genom åren, och var och en av dem är tekniskt och konceptuellt unik.

För det första inkluderar dessa uppdateringar Merklised Abstract Syntax Trees (MAST), som utvecklare av smarta kontraktstekniker diskuterar sedan 2013. Uppdateringen inkluderar även Schnorr-signaturteknologi, som föreslogs 2015 av utvecklaren Pieter Wuille, och Taproot, en integritetsteknik som föreslogs 2018 av Greg Maxwell.

Sekretess och skalning är vad Bitcoin fortfarande saknar. Trots behovet av dessa förändringar är massiva uppdateringar svåra att implementera i Bitcoin på grund av det stora antalet oberoende användare, gruvarbetare och tjänster utspridda runt om i världen. En av de svåra frågorna är behovet av att komma överens om exakt vad som ska inkluderas i uppdateringen.

Uppdateringens omfattning

För det första är det värt att komma ihåg att den här uppdateringen inte är ett magiskt piller som omedelbart kommer att förvandla Bitcoin till en superskalbar och privat kryptovaluta.

Uppdateringen kommer dock att förbättra nätverket på flera sätt samtidigt. För det första kommer mer komplexa transaktionstyper att bli lättare att använda. I en typisk transaktion undertecknar en person den, vilket bevisar att han äger BTC och har rätt att skicka den. Å andra sidan kräver transaktioner med flera signaturer flera signaturer. Denna uppdatering kommer att förenkla dessa transaktioner.

Multisignaturteknologi har många viktiga användningsfall. För det första har Lightning Network, som förlitar sig på multisignaturer, potentialen att påskynda och skala betalningar för Bitcoin. Om Lightning visar sig vara framtiden för Bitcoin, som vissa entusiaster spekulerar, kan denna förbättring få stor inverkan och göra transaktioner mycket billigare.

Dessutom kommer multisignaturtransaktioner med den nya tekniken att se ut som vanliga transaktioner. Således, även om Bitcoin-blockkedjan är öppen, där vem som helst enkelt kan hitta en specifik transaktion, med denna teknik, kommer observatörer inte att veta exakt vilka transaktioner som görs med Lightning Channels.

Schnorr Signatures – Improving Efficiency

Att förstå kärnan i dessa uppdateringar kräver viss förståelse för hur Bitcoin fungerar. Endast med rätt privat nyckel kan transaktionen signeras och därigenom skicka bitcoins. Denna process skapar en signatur som bifogas transaktionen.

Ibland krävs det mer än en person för att underteckna en transaktion. När en sådan multisignaturtransaktion signeras med ECDSA (den nuvarande Bitcoin-signaturmetoden), skapar den en separat signatur för varje plånbok. Detta kan dock undvikas – med Schnorr-signaturer kan du kombinera all denna data till en signatur genom nyckelaggregation.

hur отмечает Bitcoin Optech, Consolidation kommer att hjälpa till att minska storleken på denna typ av BTC-transaktioner med 30% - 75%. Skalningstekniker som dessa är viktiga eftersom att ladda ner hela blockkedjan är det säkraste och minst förtroendeminimerande sättet att använda Bitcoin. Men nu kräver detta mer än 300 gigabyte ledigt utrymme och tålamod – nedladdning och bearbetning av hela databasen tar från flera timmar till flera dagar.

Schnorr-signaturer kommer också att möjliggöra det som kallas "batchverifiering", vilket gör att flera signaturer kan valideras samtidigt.

Utvecklare har länge föreslagit att man använder "signaturinmatning korsaggregation" för att bädda in Schnorr-signaturer i bitcoin-transaktioner. Vanligtvis krävs mer än en signatur för varje transaktion – en för varje "ingång". Med det sagt kan Schnorr-signaturer teoretiskt sett komprimera alla dessa signaturer för varje transaktion.

Men implementeringen av den här funktionen får vänta, eftersom utvecklarna fortfarande arbetar med några säkerhetsproblem som ännu inte tillåter att den här funktionen läggs till i Bitcoin. Men med tillägget av Schnorr-signaturer kommer denna funktionalitet att vara ett steg närmare implementering.

MAST:förbättrade smarta kontrakt

Även om Merklised Abstract Syntax Trees (MAST) inte kom in i titeln på uppdateringen, är det en intressant teknik som utvecklare har diskuterat under lång tid.

För att förstå hur MAST fungerar kan du föreställa dig en situation där en användare samtidigt vill implementera två villkor när han skickar en transaktion:lägg till multisignaturer och schemalägg även överföringen av BTC vid ett specifikt datum och tid. Nu, när ett av dessa skript körs, läggs ett komplett skript till transaktionen, som tar upp mycket utrymme och visar världen vilka villkor användaren tillämpade.

MAST implementerar dessa villkor på ett nytt sätt som ser ut som ett träd. Varje gren av trädet innehåller olika villkor som användaren måste uppfylla för att spendera bitcoin. Då ingår bara toppen av trädets hash i Bitcoin blockchain istället för alla scenariovillkor.

Taproot – Förbättrad integritet

Taproot förlitar sig på MAST- och Schnorr-signaturer för att skapa konfidentiella smarta kontrakt. Som regel utmärker sig nu transaktioner med komplexa scenarier med MAST starkt på blockkedjan. Även om själva MASTerna är mer konfidentiella är formatet på dessa transaktioner något annorlunda, så det är lätt att avgöra om ett skript används eller inte.

Med hjälp av signaturaggregationen som Schnorr-signaturer tillhandahåller, får Taproot dessa transaktioner att se ut som vanliga transaktioner. Detta fungerar dock inte för varje MAST-kontrakt, bara för delade kostnader, där en gren av Merkle-trädet är en multisignaturtransaktion som används framgångsrikt. Om några andra grenar används försvinner integritetsfördelen. Utvecklare förväntar sig dock att samutgiftsalternativet är det vanligaste.

Dessutom finns det Tapscript för att underlätta ytterligare skriptförbättringar.

Utvecklarna testar nu aktivt detta paket med nya teknologier. Hittills har inga större problem identifierats, men utvecklarna fortsätter att testa uppdateringen innan de lägger till den i Bitcoin via en mjuk gaffel.

När utvecklare skapar och utökar Bitcoin-teknologier är det förändringar som Taproot- och Schnorr-signaturer som kan göra plattformen mer komplett för utvecklare och finansproffs.