Taproot 101: 比特幣的最新升級如何提高其隱私性及可擴充套件性

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即使你是加密貨幣的早期參與者,你可能也沒有聽說過比特幣有這麼多的重大升級。

原因很簡單。比特幣是目前世界上時間最長、最頂級的加密貨幣,其特點是擁有當今最具彈性的計算機網路,正常執行時間接近99.99%,整個歷史上只有兩次停機(總共持續不到15小時)。

因此,比特幣開發者必須確保他們推出的升級在經歷了多輪嚴格的測試後是100%穩定的。這樣,他們可以避免給btc社羣帶來嚴重後果。

試想一個當程式碼中的一個缺陷允許駭客雙花btc或使大部分網路癱瘓的情況。這將對比特幣和整個加密貨幣行業造成不可彌補的損失。

出於這個原因,在一次比特幣升級之後,通常需要好幾年的時間來進行另一次升級。上一次網路經歷重大變化是在2017年8月,當時礦工們啟用了隔離見證(segwit),這是一個允許鏈上更有效地儲存資料的解決方案。然而,這在社羣中引發了激烈的辯論,導致了鏈的分叉和比特幣現金的硬分叉。

此外,由於btc的特點是一個龐大的社羣——包括數以百萬計的終端使用者、礦工、投資者、企業和開發人員——很難就升級建議達成共識。

也就是說,這一次,似乎大多數比特幣網路參與者已經同意推出一個名為taproot的新升級方案,該方案最近在礦工中達到了90%的關鍵共識水平。

taproot預計將改善btc交易的隱私,降低轉賬費用,允許更多的靈活性,並增強區塊鏈的可擴充套件性。

但什麼是taproot,它是如何工作的?

什麼是taproot升級?這次升級對比特幣有哪些好處?

taproot是一個軟分叉,計劃在709,632區塊進行,預計將在2021年11月14日左右發生。

taproot最初是由比特幣核心貢獻者(前技術長)gregory maxwell在2018年提出的,它將把btc目前的ecdsa數字簽名演算法改為schnorr(後面有更多介紹)。

簡單地說,透過這樣做,複雜的簽名(例如,需要多方簽名的交易)可以組合在一起。因此,複雜的交易看起來將與標準(使用者對使用者)的比特幣交易相同,這增加了參與者的隱私。

此外,將交易中的眾多簽名合併成一個簽名(而不是將它們逐一納入一個區塊),減少了需要在區塊鏈上傳輸和儲存的資料量。

由於更有效的資料儲存,比特幣將能夠每秒處理更多的交易(tps),而在taproot升級後,複雜的傳輸成本預計會降低。

有趣的是,由於目前數字簽名的演算法將被改變,預計taproot升級將在11月與新的schnorr演算法一起實施。

taproot是如何工作的?

現在,你已經知道了關於taproot的基本情況,以及升級對比特幣意味著什麼。

接下來,我們將更深入地探討我們的主題,瞭解taproot將如何改變網路中的數字簽名。

數字簽名,p2sh,ecdsa

為了更好地理解我們的主題,重溫一下關於比特幣網路交易的一些基本知識是很關鍵的。

你可能已經知道,加密貨幣利用公鑰加密技術(因此而得名),每個人有兩個金鑰:一個私鑰和一個公鑰。

雖然你可以分享你的公鑰來接收他人的資金,但私鑰被用來對交易進行數字簽名(也可以訪問資金和恢復錢包)。

數字簽名在比特幣生態系統中起著至關重要的作用,因為它們可以證明你對數字貨幣的所有權,以及進行消費。

而這正是指令碼發揮作用的地方。

在實踐中,加密貨幣網路中的所有幣都被 “鎖定 “在指令碼中,指令碼指的是交易中包含的幾行程式碼,然後鎖定在區塊鏈上(在礦工確認之後)。

比特幣網路中的指令碼決定了參與者在下一次交易中如何花費他們的btc。最簡單的條件是透過用你的私鑰對轉賬進行數字簽名來證明你的幣的所有權。

然而,在比特幣生態系統中,有比簡單的使用者對使用者的餘額轉移更復雜的交易,其特點是消費條件更復雜。

這方面的例子包括時間鎖和多簽名交易。前者允許使用者在特定日期或區塊高度後花費他們的硬幣,而多簽名則要求交易必須由預先確定的一組(私鑰)授權簽署轉讓的一定數量的私鑰簽署(例如,需要五個簽名中的三個簽名才能成功地從多簽名錢包向收件人傳送btc)。

簡而言之,多簽名交易被用於多方集體控制資金的錢包,以分擔風險和提高安全性。例如,aax將多簽名技術用於其強大的錢包系統,以消除單點故障,確保客戶的資金安全。

在比特幣交易方面,開發者可以結合不同的條件來建立和部署複雜的智慧合約(各方之間自動執行的數字協議,自動執行預先商定的規則)。

例如,如果滿足以下任何一個條件,多重簽名錢包中的btc可以被花費。

雙方用他們的私鑰簽署交易

其中一方在兩天過後提供一個秘密號碼

兩個私鑰中的其中一個在達到690,000個區塊高度後用於簽署交易

從2012年開始,當pay to script hash(p2sh)——比特幣網路中的一種交易和地址型別——開始實施,包含消費條件的指令碼是不公開的。而不是整個指令碼,只有它的雜湊值(一長串的數字)可以在公共賬簿上看到。

然而,當發件人滿足執行交易和花費btc的條件之一時,它就會顯示整個指令碼以及它所包含的所有資料。這包括所有滿足和未滿足的條件,網路參與者可以透過使用指令碼的初始雜湊值,在區塊鏈上輕鬆審計。

正如你所看到的,這可能會給傳送者帶來一些隱私問題,因為任何人都可以分析指令碼的雜湊值,以看到裡面的條件,這也可能顯示敏感資訊,如用於轉移的錢包型別。

除了源於p2sh的隱私問題,比特幣還面臨著進一步的匿名性和效率相關的問題,因為它目前的數字簽名演算法被稱為橢圓曲線數字簽名演算法(ecdsa),最初由中本聰實施。

簡單地說,ecdsa的主要問題是,與交易有關的每個簽名都被單獨包括在內(例如,如果在一個轉移中有15個簽名,所有15個簽名都被逐一包括在內)。

這樣做增加了多簽名和其他複雜交易型別的規模。而且,由於規模的增長,轉讓中包含的簽名越多,成本就越高。

此外,由於這些複雜的交易後來被礦工處理成區塊,並記錄在區塊鏈上,由於資料使用量的增加,它們減慢了網路的速度,降低了其效率。

最重要的是,由於多個簽名在交易中被逐一新增,網路參與者–其中可能包括從區塊鏈分析師和標準使用者到惡意的人–很容易發現多簽名交易、智慧合約和其他複雜的轉移。

例如,這對像coinjoin這樣的硬幣混合器來說是一個重大問題,它允許使用者在轉移btc時實現更高的隱私水平。

然而,由於ecdsa演算法,coinjoin交易在區塊鏈上的顯示與標準交易不同,這為分析師提供了識別它們的能力,使這種轉讓的大多數隱私功能無法使用。

將這一點與p2sh的缺點結合起來,就很容易識別多義詞交易,並瞭解花費資金的條件以及關於發件人的潛在細節。

schnorr

以奠定其基礎的德國著名數學家和密碼學家claus p. schnorr命名,schnorr是一種數字簽名演算法,利用線性數學來聚合簽名。

換句話說,與ecdsa演算法的不同,schnorr數字簽名是線性的。

因此,所有的簽名和它們對應的公鑰都可以彙總成一個單一的閾值簽名和閾值公鑰。

由於這個原因,一個多簽名交易只需要包含一個公鑰和一個簽名(而不是幾個),這使得他們在資料儲存方面比ecdsa更便宜和更有效。由於比特幣區塊鏈的負載減少,它將能夠每秒處理更多交易。

最重要的是,schnorr的聚合簽名和公鑰看起來與標準簽名完全一樣,這使得比特幣網路中的多義詞交易與其他交易無法區分,增加了使用者的隱私。

在這一切之上,schnorr演算法允許開發者在交易方面獲得更多的功能。

taproot

有了schnorr,簽名和它們對應的公鑰可以結合在一起,使多重簽名和其他複雜的交易像普通交易一樣顯示在比特幣區塊鏈上。

利用schnorr,taproot以merkelized abstract syntax tree(mast)為基礎,在隱私方面更進一步。簡單地說,在多義詞交易的情況下,mast只顯示花費btc後滿足的條件。

像其他基於mast的結構一樣,taproot包括一個被稱為合作關閉的條件,在這個條件下,所有參與者就結果達成一致,共同簽署多義詞交易並進行結算。

當合作關閉條件得到滿足時,所有參與者將他們的公鑰和數字簽名結合起來。之後,在修改閾值金鑰和簽名的指令碼的幫助下,他們一起花費硬幣。

在這種情況下,由於taproot和schnorr的存在,多義詞交易將看起來像一個普通的交易,而不會透露任何條件或指令碼本身。

但是,當另一個條件被滿足時(當參與者未能相互合作時)會發生什麼?

在這種情況下,未修改的門檻公鑰和調整它的指令碼會在區塊鏈上顯示出來,作為交易中包含的硬幣在滿足替代條件之一的情況下可以被花費的證明。

也就是說,在所有參與者合作的正常情況下,taproot可以完全隱藏交易的複雜元素,並將其偽裝成普通人。

taproot: 自segwit以來最重要的比特幣升級

taproot顯然是自2017年8月segwit推出以來最重要和最令人期待的網路升級。

而且有一個很好的理由。

就像segwit一樣,taproot透過用schnorr取代目前的ecdsa演算法,將眾多簽名批次化為一個簽名,使區塊鏈上的資料儲存更有效率。

雖然這使得複雜的交易——如多簽名傳輸、(第二層)閃電網路操作、定時器和智慧合約——成本降低,但它也使比特幣能夠提高其可擴充套件性和吞吐量。

此外,由於taproot隱藏了消費條件,同時使複雜交易與其他交易無法區分,它增強了網路參與者的隱私。

雖然,必須指出的是,由於傳送者和接收者的btc地址仍然可以被公開審計,taproot不會使比特幣交易變得匿名。相反,它將在一定程度上增加網路內的隱私。

雖然比特幣很少推出重大升級,因為它需要確保其網路的最大穩定性,但在去中心化的金融領域正在進行許多實驗,其中有一小部分可能會失敗。

然而,最好的——經過無數次測試和試驗的——可能會成為成熟的btc功能,或者至少是比特幣進一步分層的重要部分。

關於aax視野

aax是由倫敦證券交易所集團技術驅動的數字資產交易所。aax視野是aax打造的一檔區塊鏈行業觀察頻道,旨在幫助更多使用者開拓視野和了解到更多關於區塊鏈的新聞訊息。


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