Was ist Taproot?

Taproot ist ein Upgrade von Bitcoin, das mehrere neue Funktionen und Vorteile für Bitcoin-Benutzer mit sich gebracht hat. Die Bitcoin-Community hat Taproot am Block 709.632 am 12. November 2021 aktiviert.

Das Taproot-Upgrade besteht aus drei Bitcoin-Verbesserungsvorschläge (BIPs)die drei verschiedene Upgrades des Bitcoin-Protokolls definieren:

• Schnorr-Signaturen (BIP 340)
• Taproot (BIP 341)
• Tapscript (BIP 342)

Zusammen werden diese drei Upgrades als das Taproot-Upgrade bezeichnet, das oft gemeinsam als BIP Taproot bezeichnet wird. Diese BIPs führten neue, effizientere, flexiblere und private Möglichkeiten zur Übertragung von Bitcoin ein.

Schnorr-Signaturen - BIP 340

Im Rahmen des Taproot-Upgrades führt BIP 340 Schnorr-Signaturen für die Verwendung in Bitcoin ein. Schnorr-Signaturen bringen Bitcoin-Nutzern mehrere Vorteile, darunter eine bessere Privatsphäre, niedrigere Gebühren und mehr Flexibilität multisig.

Dieses BIP legt auch fest, wie Schnorr-Öffentliche Schlüssel und Signaturen codiert werden sollen, um sie in Bitcoin zu verwenden. Öffentliche Schlüssel, die für Schnorr-Signaturen verwendet werden, sind 32 Byte lang im Vergleich zu den 33 Byte langen öffentlichen Schlüsseln von ECDSA. Darüber hinaus sind Schnorr-Signaturen 64 Byte lang im Vergleich zu ECDSA-Signaturen, die 71-72 Byte lang sind, einschließlich einesSighash-FlagDiese kleinen Platzersparnisse bieten Gebühreneinsparungen für Bitcoin-Benutzer, die Taproot übernehmen.

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Taproot - BIP 341

Während BIP 340 die Spezifikation für die Erzeugung und Codierung von Schnorr-Signaturen und öffentlichen Schlüsseln definiert, legt BIP 341 fest, wie das Bitcoin-Protokoll Schnorr-Signaturen integriert. Speziell muss das Bitcoin-Skript aktualisiert werden, um auch Schnorr-Signaturen zu bewerten. Taproot integriert auch Merkelized Alternative Script Trees (MAST), die es Benutzern ermöglichen, Ausgaben an mehrere Skripte zu sperren.

Pay-to-Taproot Outputs sind Version 1 SegWit Outputs, und alle Taproot-Transaktionen sind SegWit-Transaktionen.

Pay-to-Taproot (P2TR)

Taproot hat auch einen neuen Skripttyp eingeführt, eine Möglichkeit, Bitcoin auszugeben. Pay-to-Taproot (P2TR) ermöglicht es Benutzern, entweder an einen Schnorr-Public-Key oder den Merkel-Wurzeleiner Vielzahl anderer Skripte. Mit diesem neuen Skripttyp kann ein Benutzer ein UTXOdie entweder vom Besitzer des privaten Schlüssels oder von jedem, der die Anforderungen eines beliebigen Skripts innerhalb des Merkle-Baums erfüllen kann, entsperrt und ausgegeben werden kann.

Schlüsselaggregation

Die Schlüsselfunktion zur Aggregation von Schnorr ermöglicht diese flexible Funktionalität. Wenn Bitcoin an eine P2TR-Ausgabe gesendet wird, wird es an einen einzigen öffentlichen Schlüssel namens Q gebunden. Dieser öffentliche Schlüssel Q ist jedoch tatsächlich eine Aggregation eines öffentlichen Schlüssels P und eines öffentlichen Schlüssels, der aus der Merkle-Wurzel vieler anderer Skripttypen gebildet wurde. Eines der alternativen Skripte im Merkle-Baum kann verwendet werden, um die Ausgabe auszugeben.

Dieses Design ermöglicht es Benutzern, zwischen komplexen, beliebigen Skripts sowie einfacher Pay-to-Public-Key-Funktionalität zum Zeitpunkt der Ausgabe zu wählen, anstatt zum Zeitpunkt des Empfangs. Es macht auch alle Taproot-Ausgaben ähnlich aussehen. Da Multisig-Ausgaben, Single-Sig-Ausgaben und andere komplexe Smart Contracts auf der Blockchain alle gleich aussehen, werden viele Chain-Analyse-Heuristiken unbrauchbar, was die Privatsphäre für alle Taproot-Benutzer bewahrt.

Tapscript - BIP 342

Um P2TR-Transaktionen umzusetzen, fügt und aktualisiert BIP 342 mehrere OpcodeDiese neuen Skripte werden verwendet, um Taproot-Ausgaben und Schnorr-Signaturen zu überprüfen, und sie sind gemeinsam als Tapscript bekannt.

Tapscript wurde entwickelt, um die zukünftige Flexibilität der P2TR-Ausgaben zu maximieren, um Upgrades zu ermöglichen, die noch nicht abzusehen sind.

Die Vorteile von Taproot

Das Taproot-Upgrade bietet vielen Bitcoin-Nutzern, die Taproot übernehmen, sowie denen, die es nicht tun, viele Vorteile. Die Einführung von Schnorr-Signaturen bietet erhebliche Vorteile für Datenschutz und Sicherheit, aber auch Taproot und Tapscript bringen ihre eigenen Vorteile.

➤Erfahren Sie mehr über die Vorteile von Schnorr-Signaturen.

Platzersparnis

Die meisten Taproot (P2TR) Outputs nehmen auf der Blockchain weniger Platz ein als normale P2PKHAusgänge, aber etwas größer alsP2WPKHAusgaben. Dies liegt hauptsächlich daran, dass P2TR-Ausgaben Bitcoin direkt an einen öffentlichen Schlüssel sperren, nicht an den Hash des öffentlichen Schlüssels. Dies macht das Senden an Taproot-Ausgaben etwas teurer, da öffentliche Schlüssel mehr Platz einnehmen als Hashes öffentlicher Schlüssel. Das Ausgeben von Taproot-Ausgaben ist jedoch erheblich günstiger, da der öffentliche Schlüssel im scriptPubKey enthalten ist und daher nicht im Skriptzeuge.

Taproot definierte auch das Codierungsschema für Schnorr-Öffentliche Schlüssel und Signaturen, die kürzer sind als ihre ECDSA-Gegenstücke und zusätzliche Gebühreneinsparungen bieten.

Privatsphäre-Vorteile

Die Auswirkungen von Taproot auf den Datenschutz sind vielleicht der wichtigste Teil des Upgrades. Durch die Einführung von Schnorr-Signaturen und Schlüsselaggregation unterscheiden sich Multisignaturverträge nicht mehr von Verträgen mit einer einzigen Signatur und bieten allen Taproot-Benutzern Privatsphäre.

Da das Lightning Network auf 2-von-2-Multisig beruht, macht es Taproot unmöglich zu erkennen, welche Transaktionen Lightning-Kanäle erstellen.

Taproot hat auch erhebliche Datenschutzvorteile durch die Integration von MAST eingeführt. Wie oben diskutiert, ermöglicht es Taproot, Bitcoin auf einmal an viele Skripte zu binden. Beim Ausgeben von Bitcoin aus einer Taproot-Ausgabe muss der Sender jedoch nicht jedes mögliche Skript offenlegen, das den Bitcoin hätte freischalten können; nur das Skript, das sie tatsächlich verwendet haben. In den meisten Fällen werden Taproot-Benutzer wahrscheinlich die Option pay-to-public-key verwenden, um ihnen zu ermöglichen, alle Backup-Optionen, die sie geplant haben, privat zu halten.

➤ Erfahren Sie mehr darüber, wie Taproot die Benutzererfahrung von Lightning verbessert.

Sicherheitsupgrades

Auf technischer und theoretischer Ebene gelten Schnorr-Signaturen als sicherer als ECDSA-Signaturen, da Schnorr-Signaturen mit weniger Annahmen nachweislich sicher sind. Wie alle Verschlüsselungsschemata mit elliptischen Kurven beruhen sowohl ECDSA als auch Schnorr auf der Annahme, dass das Diskrete-Logarithmus-Problem schwierig ist. ECDSA hingegen beruht auf zusätzlichen Annahmen, um seine Sicherheit zu gewährleisten. Dennoch gibt es keine Beispiele dafür, dass ECDSA während der Existenz von Bitcoin systematisch kompromittiert wurde.

Schnorr-Signaturen beseitigen auch jegliche Signatur Verformbarkeitdas möglicherweise in ECDSA-Signaturen vorhanden war. Während die Transaktionsveränderbarkeit durch das SegWit-Upgrade gelöst wurde, blieb die Veränderbarkeit von Signaturen als Merkmal von ECDSA bestehen.

Taproot ermöglicht das Taro-Protokoll

Taro ist ein Taproot-basiertes Protokoll, das es Benutzern ermöglicht, Vermögenswerte auf der Bitcoin-Blockchain auszugeben und das Lightning NetworkMit einem auf Taproot ausgerichteten Design kann diese Vermögensausgabe auf eine privatere und skalierbarere Weise erfolgen als frühere Versuche, andere Vermögenswerte auf Bitcoin einzuführen. Taro wurde von Lightning Labs im April 2022 vorgeschlagen.

Taproot wird in Taro verwendet, um Metadaten von Vermögenswerten in eine bestehende Transaktionsausgabe einzubetten. Schnorr-Signaturen werden auch verwendet, um Einfachheit und Skalierbarkeit zu verbessern.

Der Name Taro ist ein Akronym für Taproot Asset Representation Overlay und zeigt, dass ohne Taproot dieses Upgrade nicht möglich wäre.

Taproot-Aktivierung

Wenn ein Upgrade für Bitcoin vorgeschlagen wird, wird es zuerst von der Entwicklergemeinschaft diskutiert. Sobald der Vorschlag formalisiert ist, wird ihm eine BIP-Nummer zugewiesen. Nachdem der Code geschrieben, überprüft, getestet und zusammengeführt wurde, müssen Bitcoin-Knotenbetreiber entscheiden, wie und wann sie das Upgrade aktivieren möchten.

Die Schnorr-, Taproot- und Tapscript-Upgrades erhielten im Januar 2020 die BIP 340, 341 und 342 und wurden seitdem diskutiert und entwickelt. Ende 2020 wurde die Codeimplementierung für alle drei Upgrades abgeschlossen, getestet, überprüft und in Bitcoin Core zusammengeführt.

Im Mai 2021 signalisierten über 90% der Miner die Aktivierung von Taproot, und BIP 340, 341 und 342 wurde am 12. November 2021 im Block 709.632 aktiviert und durchgesetzt. Es gibt mehrere Methoden zur Aktivierung von Upgrades für Bitcoin; die Bitcoin-Community wählt einen Weg und setzt ihn dann um.

Bitcoin-Aktivierungspfade

BIP 8 und BIP 9 definieren zwei beliebte Methoden zur Aktivierung von Upgrades. Beide Prozesse beginnen damit, dass Bitcoin-Miner nach Unterstützung befragt werden. Wenn eine überwältigende Mehrheit der Miner ihre Unterstützung durch Nachrichten in den von ihnen geschürften Blöcken signalisiert, wird das Upgrade aktiviert. Der Unterschied zwischen BIP 8 und BIP 9 besteht, wenn die Unterstützung der Miner unzureichend ist. In diesem Fall spezifiziert BIP 9, dass das Upgrade nicht stattfinden soll, während BIP 8 spezifiziert, dass das Upgrade nach einer Verzögerungszeit aktiviert werden soll.

Varianten dieser beiden Vorschläge wurden im Rahmen der Taproot-Aktivierung vorgeschlagen. Die Bitcoin-Community unterstützte Taproot jedoch überwiegend, und es wurden nur sehr wenige Kritikpunkte geäußert. Somit war der spezifische Aktivierungsweg weitgehend unbedeutend.

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