Taproot Akan Datang: Apa Ia, dan Bagaimana Ia Akan Mendapat Manfaat Bitcoin

Pengguna Bitcoin mungkin, tidak lama lagi, dapat mendapat manfaat daripada helah yang dipanggil Taproot. Pertama kali dicadangkan oleh penyumbang Bitcoin Core dan bekas CTO Blockstream Gregory Maxwell, Taproot akan memperluaskan fleksibiliti kontrak pintar Bitcoin, sambil menawarkan lebih banyak privasi dalam berbuat demikian.

Walaupun merupakan usaha besar, ini bukan hanya teori. Beberapa penyumbang Bitcoin Core yang paling produktif termasuk Pieter Wuille, Anthony Towns, Johnson Lau, Jonas Nick, Andrew Poelstra, Tim Ruffing, Rusty Russell dan, memang, Gregory Maxwell sedang bekerja pada cadangan tandatangan Schnorr yang akan merangkumi Taproot, semuanya dalam satu peningkatan protokol.

Berikut adalah apa Taproot dan bagaimana ia berfungsi.

P2SH

Semua bitcoin pada dasarnya terkunci dalam skrip: beberapa baris kod yang tertanam dalam transaksi yang termasuk dalam blockchain, yang menentukan bagaimana duit syiling dapat dibelanjakan dalam transaksi seterusnya. Syarat perbelanjaan biasanya melibatkan penyediaan tandatangan untuk membuktikan pemilikan duit syiling. Tetapi syarat lain yang terkenal misalnya termasuk timelock (duit syiling hanya boleh dibelanjakan selepas ketinggian blok atau tarikh tertentu) atau multisig (duit syiling hanya boleh dibelanjakan jika beberapa kunci peribadi dari satu set kunci peribadi memberikan tandatangan).

Syarat yang berbeza boleh dicampur dan dipadankan, untuk membuat jenis kontrak pintar yang kompleks. Contoh kontrak sedemikian adalah bahawa syiling boleh dibelanjakan jika kedua-dua Alice dan Bob menandatangani, atau jika Alice sahaja menandatangani selepas seminggu berlalu, atau jika Bob sahaja menandatangani sambil juga memberikan nombor rahsia. Mana-mana daripada tiga syarat ini dipenuhi terlebih dahulu, adalah bagaimana syiling dibelanjakan.

Sejak tahun 2012, skrip (syarat) sering tidak dapat dilihat secara terbuka pada mulanya; hanya pemilik baru syiling yang tahu bagaimana mereka boleh dibelanjakan. Ini dilakukan dengan helah yang dipanggil P2SH (bayar kepada skrip hash), di mana pada mulanya hanya hash skrip dimasukkan ke dalam blockchain. Nombor yang seolah-olah rawak ini memegang syiling. Apabila pemilik membelanjakan syiling, dia mendedahkan keseluruhan skrip serta solution ke skrip pada masa yang sama. Sesiapa pun kemudian boleh menggunakan hash awal untuk memeriksa bahawa skrip yang disediakan memang skrip asal yang mengunci syiling dan dapat segera menyimpulkan bahawa keperluan skrip dipenuhi.

Walau bagaimanapun, apabila syiling dibelanjakan, pada masa ini perlu untuk mendedahkan semua syarat yang mungkin dapat dipenuhi termasuk syarat yang tidak dipenuhi. Ini mempunyai dua kelemahan utama. Pertama, ia berat data, terutamanya jika terdapat banyak syarat. Dan kedua, ia buruk untuk privasi. Semua orang belajar semua cara yang berbeza di mana dana boleh dibelanjakan, yang boleh, sebagai contoh, mendedahkan jenis dompet yang digunakan dan mungkin lebih.

MAST

MAST (Merkelized Abstract Syntax Tree) adalah penyelesaian yang dicadangkan yang menggunakan pokok Merkle (sebuah struktur data kompak yang berusia beberapa dekad yang dicipta oleh ahli kriptografi Ralph Merkle) untuk mengatasi dua kelemahan ini.

Manfaatnya ialah jika mana-mana data dalam pokok Merkle didedahkan, akar Merkle dan beberapa data tambahan (disebut laluan Merkle) boleh digunakan untuk mengesahkan bahawa data tertentu termasuk dalam pokok Merkle.

Dengan MAST, ini bermaksud bahawa hanya syarat yang dipenuhi yang perlu didedahkan. Jika, dalam contoh awal di atas, Alice sahaja membelanjakan dana selepas seminggu, dia hanya mendedahkan keadaan itu (dan laluan Merkle). Tidak ada yang mengetahui bahawa wang itu juga boleh dibelanjakan oleh Alice dan Bob bersama-sama, atau oleh Bob sahaja jika dia menambahkan nombor rahsia. Ini menjadikan MAST lebih cekap daripada kontrak pintar P2SH yang kompleks dan menambah privasi untuk boot.

Namun dengan Schnorr, Taproot boleh melakukan lebih baik: transaksi boleh menyembunyikan bahawa struktur MAST wujud sama sekali.

Schnorr

Skim tandatangan Schnorr telah lama berada dalam senarai keinginan banyak pemaju Bitcoin dan kini sedang dalam pembangunan untuk digunakan sebagai peningkatan protokol garpu lembut.

Sebagai faedahnya yang paling terkenal dalam konteks Bitcoin, matematika linear Schnorr membolehkan agregasi tandatangan: beberapa tandatangan dalam transaksi yang sama boleh digabungkan menjadi satu. Trik yang sama boleh digunakan untuk transaksi multisig. Menggabungkan kedua-dua kunci awam dan tandatangan menjadi kunci awam ambang dan tandatangan ambang, transaksi multisig boleh dibuat tidak dapat dibezakan dari sebarang transaksi biasa.

Dan skim tandatangan boleh digunakan dengan cara yang lebih menarik. Sebagai contoh, ia adalah mungkin untuk menggunakan data untuk tweak kedua-dua kunci peribadi dan kunci awam. Sebagai contoh yang dipermudah, kunci peribadi dan kunci awam yang sepadan boleh diubah dengan mengalikan kedua-duanya dengan dua. kunci peribadi x 2 dan kunci awam x 2 masih akan sepadan, dan kunci peribadi x 2 masih boleh menandatangani mesej yang boleh disahkan dengan kunci awam x 2.

Ini yang membolehkan Taproot.

Taproot

Taproot berdasarkan kesedaran yang menarik: tidak kira betapa kompleksnya, hampir semua pembinaan MAST boleh (atau harus) merangkumi syarat yang membolehkan semua peserta bersetuju dengan hasilnya dan hanya menandatangani transaksi penyelesaian bersama. Dalam contoh sebelumnya, jika Bob tahu Alice boleh, dengan sendirinya, menuntut semua dana minggu depan, dia mungkin juga bekerjasama dengannya sekarang untuk menandatangani bersama. (Dalam banyak persediaan kontrak pintar biasa dia bahkan akan dihukum jika dia tidak melakukannya. Kerumitan sebenarnya hanya berfungsi untuk menjaga semua orang jujur.)

Taproot menyerupai MAST dan sentiasa termasuk syarat di mana semua peserta boleh bekerjasama untuk membelanjakan dana: penutupan koperasi.

Dengan menggunakan tandatangan Schnorr, ini adalah di mana ia menjadi menarik.

Pertama, penutupan koperasi akan menggunakan trik ambang Schnorr untuk menjadikannya kelihatan seperti transaksi biasa, dari satu orang ke orang lain. Jadi, kunci awam semua peserta ditambahkan bersama, menghasilkan kunci awam ambang. Selaras dengan kunci awam ambang ini, gabungan semua peserta tandatangan tandatangan ambang mereka membolehkan mereka membelanjakan dana.

Setakat ini baik, tetapi membelanjakan dana seolah-olah ia adalah urus niaga biasa adalah satu-satunya perkara yang mereka boleh lakukan tiada struktur seperti MAST lagi.

Semua cara alternatif di mana dana boleh dibelanjakan hasil yang tidak bekerjasama kali ini digabungkan ke dalam skrip yang berbeza. skrip ini, kemudian, hash dan digunakan untuk mengubah kunci awam ambang. Daripada kunci awam x 2, seperti yang digunakan dalam contoh sebelumnya, ini menghasilkan skrip x kunci awam ambang. (Kami masih menyederhanakan.)

Sekarang, jika wang dibelanjakan secara kerjasama, semua peserta menggabungkan tandatangan mereka ke dalam tanda tangan ambang dan mengubahnya dengan skrip. tanda tangan ambang x skrip yang dihasilkan membolehkan mereka membelanjakan dana. Namun, dan yang penting, kepada dunia luar, semua ini masih akan kelihatan seperti kunci awam biasa dan tandatangan biasa transaksi biasa.

Hanya jika penutupan kerjasama terbukti mustahil, ambang kunci awam boleh ditunjukkan untuk apa yang sebenarnya: tweaked.

Dalam kes ini, kedua-dua kunci awam ambang asal dan skrip diungkapkan. Ini membuktikan bahawa threshold public key x script telah diubah dengan skrip tertentu ini. Jadi, seperti hash dalam P2SH, tweak membuktikan kepada dunia bahawa dana harus dibelanjakan jika syarat alternatif, seperti yang dinyatakan dalam skrip ini dipenuhi. (Dan, seperti dengan P2SH, syarat-syarat ini tentu saja segera dipenuhi untuk membelanjakan dana.)

Sebagai alternatif, bukannya mengubah kunci awam ambang dengan skrip, kunci awam ambang boleh diubah dengan akar Merkle pokok Merkle yang merangkumi semua syarat yang berbeza di mana dana boleh dibelanjakan: struktur MAST. Untuk membelanjakan dana, maka, hanya syarat perbelanjaan yang telah dipenuhi yang perlu didedahkan.

Oleh itu, Taproot menawarkan semua faedah MAST, sementara dalam keadaan normal tidak ada yang akan tahu bahawa transaksi biasa menyembunyikan kontrak pintar yang kompleks sebagai cadangan.

Ini adalah garis besar konsep Taproot; spesifikasi pelaksanaan mungkin berbeza. Untuk maklumat lanjut, baca cadangan Taproot asal oleh Gregory Maxwell atau tonton persembahan ini oleh Pieter Wuille.