Aktualizacja Bitcoin Taproot wyjaśniona

Aktualizacja Taproot to jedna z największych zmian w sieci Bitcoin od czasu wprowadzenia SegWit w 2017 roku. Aktualizacja Taproot została aktywowana 14 listopada 2021 roku na wysokości bloku 709 632. Taproot to soft fork, czyli zmiana protokołu, która nadal działa płynnie ze starszymi wersjami tego protokołu. Taproot sprawił, że transakcje Bitcoin są bardziej wydajne, a deweloperzy zyskali możliwość budowania złożonych aplikacji, takich jak smart kontrakty, w sieci Bitcoin.

Dzięki Taproot realizacja złożonych transakcji, takich jak konfiguracja multisig lub kontrakt z wieloma warunkami, wygląda w blockchainie niemal tak samo jak prosta transakcja, np. wysłanie lub otrzymanie BTC. Sprawia to, że transakcje są tańsze, a jednocześnie trudniejsze do odróżnienia od standardowych.

Najważniejsze informacje

• Bitcoin Taproot to aktualizacja protokołu, która jest aktywna od listopada 2021 roku i sprawia, że transakcje są bardziej wydajne, tańsze i zapewniają większą prywatność.

• Dzięki podpisom Schnorra wiele podpisów można połączyć w jeden, oszczędzając miejsce i zwiększając prywatność.

• Dzięki Pay-to-Taproot (P2TR) i MAST ujawniany musi być tylko faktycznie użyty warunek wydania środków, co sprawia, że transakcje są bardziej kompaktowe i elastyczne.

• Tapscript wprowadza nowe możliwości tworzenia smart kontraktów i przygotowuje sieć na przyszłość.

• Taproot kładzie fundament pod bardziej złożone zastosowania Bitcoina, takie jak zaawansowany multisig, ulepszenia Lightning Network oraz potencjalnie struktury DeFi.

Czym jest Bitcoin Taproot?

Bitcoin Taproot to inteligentna aktualizacja blockchaina Bitcoin, która sprawiła, że realizacja złożonych transakcji jest tańsza i bardziej prywatna. Dzięki wprowadzeniu nowego formatu adresów (bc1p…) użytkownicy mogą korzystać z Taproot bez konieczności podejmowania jakichkolwiek działań. Oznacza to niższe opłaty i większą prywatność.

Umożliwia to mechanizm Pay-to-Taproot (P2TR). System ten daje każdej transakcji dwie możliwe ścieżki: przez key path (prostą sygnaturę) albo script path (drzewo warunków). Dzięki technice o nazwie Merkelized Abstract Syntax Trees (MAST) ujawniany musi być tylko faktycznie użyty warunek.

W praktyce oznacza to, że transakcje zużywają mniej danych i wyglądają taniej w blockchainie. Dla użytkowników często przekłada się to na niższe opłaty transakcyjne i mniejszą ilość informacji, które muszą ujawniać. Dla deweloperów otwiera to drogę do bardziej złożonych aplikacji, takich jak multisig czy smart kontrakty.

Wreszcie Taproot wykorzystuje podpisy Schnorra (BIP340). Sprytne rozwiązanie polega na tym, że kilka osób podpisujących wspólnie transakcję może połączyć swoje podpisy w jeden podpis zbiorczy. W blockchainie wygląda to tak, jakby podpisała ją tylko jedna osoba. Dzięki temu transakcje są mniejsze, tańsze i trudniejsze do odróżnienia od zwykłych płatności.

Jak powstała aktualizacja Bitcoin Taproot?

Taproot został zaproponowany w 2018 roku przez kryptografa Grega Maxwella. Dalszy rozwój prowadzili tacy deweloperzy jak Pieter Wuille, który opracował BIP-y (Bitcoin Improvement Proposals) potrzebne do integracji Taproot. Dokumenty te opisywały, co trzeba zrobić, aby taka aktualizacja jak Taproot była możliwa. Społeczność Bitcoin dyskutowała o szczegółach przez lata, aż w 2021 roku osiągnięto konsensus.

Do aktywacji wykorzystano metodę o nazwie Speedy Trial, aby zmierzyć poparcie dla Taproot. W ramach tej metody górnicy mieli okres 2016 bloków (około dwóch tygodni), by zasygnalizować, czy popierają aktualizację. Gdy osiągnięto 90% poparcia, Taproot został „zablokowany”, co oznaczało, że był gotowy do wdrożenia. Stało się to w czerwcu 2021 roku, a 14 listopada 2021 roku aktualizacja oficjalnie ruszyła.

Wdrożenie przeprowadzono w formie soft forka, dzięki czemu aktualizacja pozostała zgodna ze starszymi nodami. Zapewniło to normalne działanie blockchaina, a nody, które nie zostały zaktualizowane, nadal mogły akceptować bloki. Zminimalizowało to ryzyko podziału łańcucha.

Rola SegWit

Taproot nie mógłby zostać wdrożony bez Segregated Witness (SegWit), aktualizacji wprowadzonej w 2017 roku. SegWit umożliwił oddzielenie podpisów, nazywanych też danymi witness, od podstawowych danych transakcji. Przyniosło to kilka korzyści:

• Nowa struktura transakcji: SegWit wprowadził witness programs, które umożliwiły dodawanie nowych typów outputów.

• Bardziej wydajne bloki: Po usunięciu podpisów z głównej struktury bloki miały więcej miejsca, a opłaty transakcyjne były niższe.

• Zgodność: SegWit stworzył ramy, które umożliwiły wdrażanie aktualizacji takich jak Taproot w formie soft forka, bez dzielenia sieci.

Krótko mówiąc, SegWit położył fundament, na którym zbudowano Taproot. Bez SegWit wprowadzenie podpisów Schnorra, MAST i Tapscript nie byłoby możliwe.

Elementy aktualizacji Bitcoin Taproot

Aktualizacja Taproot składa się z kilku różnych elementów, z których każdy pełni określoną rolę. Razem sprawiają, że transakcje są bardziej wydajne i zwiększają elastyczność protokołu Bitcoin.

Podpisy Schnorra (BIP340)

Od początku istnienia Bitcoina sieć korzystała z podpisów ECDSA. Taproot wprowadził podpisy Schnorra. Są one mniejsze — 64 bajty wobec średnio 71–73 bajtów w przypadku ECDSA. Dzięki temu są łatwiejsze w przetwarzaniu i oferują kilka korzyści:

• Agregacja: Podpisy Schnorra pozwalają łączyć wiele podpisów w jeden podpis zbiorczy. Oznacza to, że transakcja multisig wygląda w blockchainie tak samo jak zwykła transakcja z tylko jednym podpisującym. Dla użytkowników oznacza to większą prywatność (nie widać, ile osób podpisało transakcję), a dla sieci — większą wydajność dzięki mniejszej ilości przetwarzanych danych.

• Weryfikacja wsadowa: Nody mogą weryfikować wiele podpisów jednocześnie, co sprawia, że sieć działa szybciej i lepiej się skaluje.

• Właściwości liniowe: Ułatwiają wdrażanie zaawansowanych protokołów, takich jak MuSig czy podpisy progowe, ponieważ klucze publiczne i podpisy można dodawać do siebie. Grupa uczestników może więc przedstawić jeden klucz i jeden podpis zamiast wielu.

Pay-to-Taproot (P2TR) i MAST (BIP341)

Dzięki Pay-to-Taproot (P2TR) przetwarzanie transakcji jest powiązane z jednym kluczem publicznym. Za tym kluczem może kryć się Merkelized Abstract Syntax Tree (MAST), czyli struktura, w której przechowywanych jest wiele możliwych warunków wydania środków. Największą zaletą jest to, że ujawniany musi być tylko faktycznie użyty warunek. Oznacza to:

• Mniej danych w blockchainie: Oszczędność miejsca i niższe opłaty transakcyjne.

• Lepsza prywatność: Strony trzecie nie widzą, jakie inne warunki istniały — tylko ten, który został użyty.

• Elastyczność: Można sprawnie dodawać bardziej złożone smart kontrakty i skrypty.

Tapscript (BIP342)

Tapscript to odświeżone środowisko skryptowe wspierające korzystanie z Taproot. Wprowadza:

• OP_CHECKSIGADD: Nowy opcode, który ułatwia tworzenie konstrukcji multisig bez ograniczeń związanych z CHECKMULTISIG.

• OP_SUCCESSx: Opcode’y, które obecnie nie pełnią żadnej funkcji, ale mogą zostać wykorzystane w przyszłości. Zapewnia to mechanizm bezpiecznego dodawania nowych funkcji w przyszłości.

• Jasne limity: Dostosowane limity zasobów i budżety podpisów zapewniają, że złożone skrypty mogą działać bezpiecznie i wydajnie.

Adresy Bech32m (BIP350)

Taproot korzysta z nowego formatu adresów: Bech32m. To ulepszona wersja Bech32, rozpoznawalna po adresach zaczynających się od bc1p…. Zalety to:

• Silniejsze wykrywanie błędów: Suma kontrolna w Bech32m została dostosowana tak, aby szybciej wykrywać i korygować typowe błędy wprowadzania.

• Bardziej odporna konstrukcja: Bech32m został zaprojektowany specjalnie z myślą o prawidłowym wsparciu SegWit v1 i przyszłych aktualizacji. Zapobiega sytuacjom, w których niektóre prawidłowe adresy byłyby błędnie uznawane za nieprawidłowe, co było słabością oryginalnego Bech32.

• Niższe opłaty i większa efektywność: Podobnie jak wcześniejsze adresy SegWit (bc1q…), adresy Bech32m wykorzystują miejsce w bloku bardziej kompaktowo, obniżając koszty transakcji.

Dlaczego było to konieczne? Starsze formaty adresów miały kilka ograniczeń:

• Adresy legacy (1… i 3…): Zajmują więcej miejsca i są droższe w użyciu. Błędy podczas kopiowania lub zapisywania są też trudniejsze do wykrycia.

• Bech32 (bc1q…): Duży krok naprzód, ale później wykryto w nim błąd w obsłudze błędów dla SegWit v1. Dlatego potrzebna była nowa wersja: Bech32m.

Wpływ Taproot

Taproot wywarł duży wpływ na sieć Bitcoin. Z jednej strony transakcje stały się tańsze, bardziej wydajne i bardziej prywatne. Z drugiej — Taproot rozszerzył potencjał rozwojowy sieci. Deweloperzy mogą teraz tworzyć bardziej wydajne rozwiązania multisig i smart kontrakty bez konieczności przetwarzania wszystkiego on-chain.

Taproot toruje też drogę Bitcoinowi w sektorze DeFi. Dzięki Taproot można tworzyć bardziej złożone kontrakty do zastosowań DeFi. Można tu myśleć o kontraktach do pożyczania i udzielania pożyczek w krypto, zaawansowanych kanałach płatności czy warstwowych strukturach dla produktów finansowych, takich jak (liquid) staking.

Rozwiązania drugiej warstwy, takie jak Lightning Network, również korzystają z Taproot, ponieważ kanały można konfigurować bardziej kompaktowo i dyskretnie. W ten sposób Taproot zwiększa skalowalność Bitcoina i jego użyteczność w wielu różnych zastosowaniach.

Podsumowanie

Taproot oznacza ważny krok w ewolucji Bitcoina. Sprawia, że transakcje są bardziej kompaktowe, tańsze i trudniejsze do odróżnienia, a jednocześnie znacząco rozszerza możliwości dla deweloperów. Dzięki podpisom Schnorra, P2TR, MAST i Tapscript położono fundament pod większą prywatność, skalowalność i elastyczność. Choć wpływ dla przeciętnego użytkownika często jest subtelny, Taproot stanowi podstawę przyszłych innowacji, takich jak bardziej wydajne rozwiązania multisig, ulepszone kanały Lightning i pierwsze kroki w stronę DeFi na Bitcoinie.