В постоянно развивающемся мире криптовалют Bitcoin также внедряет изменения и расширенные функции. Одной из таких функций является Taproot. Это обновление протокола Биткоин, направленное на улучшение конфиденциальности, масштабируемости и общей гибкости смарт-контрактов. Оно представляет собой soft fork, то есть обратно совместимо с существующими версиями программного обеспечения BTC.
Taproot bitcoin, что это
Taproot — это обновление сети Биткоин, которое было активировано на блоке высотой 709 632. Обновление представляет собой набор улучшений протокола для блокчейна и вводит несколько новых функций, которые изменяют способ обработки транзакций. Как и другие предложения по обновлению Bitcoin, Taproot был одобрен майнерами Bitcoin, которые достигли консенсуса для его внедрения и считается самым значительным обновлением после SegWit в 2017 году.
Когда было запущено обновление taproot для bitcoin и кто изобрел эту технологию
В разработке Taproot участвовали создатели Bitcoin Core, многие из которых также работали в Blockstream. Среди известных участников — Грегори Максвелл, Эндрю Поэлстра, Питер Вюлле.
Грегори Максвелл считается основным автором концепции Taproot, которую он изложил в открытом письме в январе 2018 года. К маю того же года группа авторов внедрила подписи Шнорра. Другие обновления включали: абстрактное синтаксическое дерево Меркла (MAST), введение языка программирования Tapscript.
После года обсуждений и доработок Питер Вюлле организовал и объединил все предложенные обновления в BIP-340, BIP-341 и BIP-342. Дальнейшие обсуждения и доработки заняли более двух лет и были окончательно реализованы в ноябре 2021 года.
Элементы софт-форка Taproot
В обновлении были интегрированы три предложения по улучшению Bitcoin (BIP). Рассмотрим их более подробно.
Подписи Шнорра
Самое фундаментальное изменение, которое Taproot привносит в Биткоин — это переделка метода криптографии. Ранее он использовал алгоритм цифровой подписи на основе эллиптических кривых (ECDSA). Создатель Bitcoin, Сатоши Накамото, использовал ECDSA для создания открытого ключа из закрытого ключа.
Однако подписи ECDSA уязвимы для эксплойтов. Их также нельзя сжать, что замедляет скорость обработки транзакций и пропускную способность. С Taproot Bitcoin переходит на подписи Шнорра. Их можно сжимать. Они также улучшают конфиденциальность более сложных транзакций смарт-контрактов, позволяя при этом одновременную обработку подписей (пакетные проверки).
Меркелизированные альтернативные деревья скриптов (MAST)
Второе изменение, которое привносит Taproot: MAST. Эти скрипты имеют функцию, похожую на подписи Шнорра. Они минимизируют передачу данных по цепочке.
Скрипты MAST сжимают транзакционные условия в их простейшие формы, называемые корнями Меркла. Деревья Меркла — это структуры данных. В случае биткоина деревья Меркла кодируют данные блокчейна эффективно и безопасно. Идея MAST заключается в том, что есть альтернативные сценарии или фрагменты сценариев. Эти неиспользуемые данные можно обрезать, экономя место.
Сравните MAST с P2SH (Pay to Script Hash), где весь скрипт должен быть хеширован, а затем раскрыт в блокчейне при трате. Это обеспечивает эффективность пространства блока (и более низкие затраты на передачу) и преимущества конфиденциальности.
С MAST транзакции большей сложности, такие как приложения Bitcoin DeFi, сжимаются в один хэш. Это минимизирует использование памяти и увеличивает масштабируемость. MAST позволяет разработчикам писать более сложные скрипты.
Tapscript
Это обновление скриптового языка кодирования Bitcoin, которое расширяет доступное пространство блоков, чтобы обеспечить большую гибкость для новых функций. Кроме того, это также позволяет сети Bitcoin поддерживать и генерировать смарт-контракты в будущем для более сложных и универсальных вариантов использования в сети.
Как работает Taproot
Taproot основывается на обновлении Bitcoin Segregated Witness (SegWit), которое также было софт-форком, направленным на повышение эффективности транзакций. В частности, SegWit был сосредоточен на максимизации пространства данных в каждом блоке BTC путем разделения цифровых подписей, которые используют для проверки закрытых ключей и одобрения транзакций.
Вместо включения подписей в каждый блок, SegWit создал “расширенный блок” для подтверждения и хранения этой информации вне блокчейна. Удаление данных подписей из блоков SegWit освободило 65% дополнительного пространства для данных в каждом блоке транзакций, тем самым снизив комиссии и улучшив масштабируемость Биткоин.
Вместо того чтобы изменять хранилище данных в каждом блоке, Taproot изменяет процедуры криптографической подписи при передаче BTC. В отличие от оригинального алгоритма цифровой подписи на основе эллиптических кривых (ECDSA) Bitcoin, используются подписи Шнорра для сжатия данных, которые узлы должны собирать и записывать, когда пользователи отправляют BTC. Подписи Шнорра объединяют открытые ключи и подписи из кошельков Bitcoin, снижая техническую нагрузку на узлы и ускоряя процесс транзакции.
Адреса кошелька Bitcoin Taproot поддерживают расширенные типы транзакций, такие как multisig и более сложные смарт-контракты, не раскрывая их в блокчейне. Это гарантирует, что все транзакции, даже сложные, будут иметь стандартный формат, что повышает их конфиденциальность. В модели ECDSA узлы должны одобрять каждую подпись и открытый ключ по отдельности, а Schnorr позволяет объединить все ключи и подписи в один набор транзакций. Таким образом, даже если несколько человек переводят BTC из кошелька в системе Taproot, это отображается как одна транзакция.
Merklized Alternative Script Trees (MAST) способствуют уплотнению сложных данных транзакций в отдельные хэш-функции. С MAST и подписями Шнорра узлы имеют меньшую нагрузку на данные, чем в системе ECDSA, что положительно сказывается на скорости транзакций, доступности данных и средних комиссиях. Эти функции также снижают требования к вычислениям для расширенных функций, таких как автоматизированные программы смарт-контрактов, увеличивая потенциальные варианты использования блокчейна Биткоин.
Важность обновления Taproot
Обновление укрепило позицию Биткоина как цифрового актива, способного адаптироваться к развивающимся технологиям и требованиям, а также повысило конфиденциальность и функциональность сети, предоставило новые возможности как пользователям, так и разработчикам:
- Смарт-контракты: улучшает функциональность смарт-контрактов в блокчейне Bitcoin. Благодаря способности делать сложные транзакции похожими на стандартные, смарт-контракты могут работать с повышенной конфиденциальностью;
- Кошельки с несколькими подписями: для кошельков, которым для авторизации транзакций требуется несколько подписей, агрегация делает их более быстрыми и эффективными;
- Решения уровня 2 наподобие Lightning Network, направленные на увеличение скорости транзакций Bitcoin, получают выгоду. Обновление позволяет ускорить проверку операций, повышая общую эффективность решений уровня 2;
- DeFi: Ethereum (ETH) как самый ранний блокчейн с поддержкой смарт-контрактов удерживает первое место по активности DeFi, включая криптотрейдинг, кредитование и заимствование. Однако с обновлением Taproot реализация команд смарт-контрактов в приложениях Bitcoin DeFi dApps стала более управляемой для разработчиков. Некоторые проекты уровня 2 (например, Stacks и Rootstock) экспериментируют с созданием функций DeFi с помощью блокчейна Биткоин с поддержкой Taproot.
Преимущества и недостатки Taproot
| Плюсы | Минусы |
|---|---|
| Повышенная конфиденциальность: Taproot обеспечивает пользователям дополнительный уровень конфиденциальности. Новый тип адреса позволяет "скрывать" детали транзакции. | Простые транзакции Taproot могут быть дороже, чем Segwit, из-за большего объема данных. Однако для сложных транзакций с мультиподписью Taproot может быть дешевле. |
| Более низкие комиссии за транзакции с мультиподписью: пользователи могут сэкономить на более сложных транзакциях с несколькими подписями. | Принятие: Taproot все еще новый. Ранние пользователи могут столкнуться с проблемами совместимости, например, некоторые биржи его еще не поддерживают. |
| Новые варианты использования: внедрение более сложных смарт-контрактов расширяет возможности блокчейна Bitcoin. | |
| Больше транзакций на блок за счет того, что их размеры меньше. | |
| Лучшая безопасность: подписи Шнорра устраняют риски двойной траты, что повышает целостность реестра Bitcoin. |
Заключение
Внедрение Taproot открыло эпоху преобразований для транзакций Bitcoin и смарт-контрактов, ключевым элементом которой является развертывание подписей Шнорра. Эти усовершенствованные подписи, более компактные и эффективные, чем их предшественники ECDSA, улучшают обработку операций Bitcoin и закладывают основу для более сложных смарт-контрактов.
Подписи Шнорра не только помогают визуально упорядочить транзакции, но и играют ключевую роль в повышении безопасности Биткоина. Транзакции становятся более устойчивыми к подделке, что делает блокчейн Bitcoin более надежным. Более того, компактность подписей Шнорра напрямую влияет на масштабирование сети: это означает меньше места, занимаемого в блокчейне для каждой операции.
Полные узлы BTC могут проверять множество подписей Taproot за гораздо меньшее время, чем раньше, ускоряя проверку переводов и повышая пропускную способность сети.
13.06.2023
