Was ist Pfahlwurzel? Technologie zur Verbesserung der Privatsphäre von Bitcoin

Bitcoin Taproot

Die allgemeine Wahrnehmung der Privatsphäre von Bitcoin hat sich zu einem stärkeren Schwerpunkt auf deren Verbesserung gewandelt, da der Markt für datenschutzorientierte Kryptowährungen wächst und mehr Angriffsmethoden für die Dekanonymisierung von Benutzern vorgestellt werden. Von Dandelion ++ bis Chaumian CoinJoins laufen zahlreiche Initiativen, um die Datenschutzgarantien des pseudonymen Bitcoin zu verbessern.

Insbesondere wird erwartet, dass nach der Integration von Schnorr-Signaturen, die als Grundlage für die Implementierung erforderlich sind, ein wesentlicher Datenschutzvorteil für die alte Kryptowährung, bekannt als Taproot, in das Protokoll aufgenommen wird.

Ursprünglich vorgeschlagen Taproot wurde im Januar 2018 vom Bitcoin-Entwickler und Kryptografen Gregory Maxwell erweitert und erweitert die intelligenten Vertragsfunktionen von Bitcoin unter Wahrung der Privatsphäre, indem Standardtransaktionen und erweiterte Transaktionen effektiv nicht mehr voneinander unterschieden werden können.

Das Upgrade fällt mit mehreren anderen vorgeschlagenen Entwicklungen zusammen, darunter Schnorr, Graftroot und MAST – eine Verbesserung gegenüber P2SH. Einige der Top-Entwickler von Bitcoin arbeiten derzeit an einem Plan zur Integration von Schnorr und Taproot als kombinierte Protokollverbesserung.

Bitcoin Taproot

P2SH und MAST

Um Taproot zu verstehen, müssen zunächst einige Methoden evaluiert werden, die Transaktionen im Bitcoin-Netzwerk unterstützen. In P2SH (Pay-to-Script-Hash) werden Münzen in einem Bitcoin-Vertrag gesperrt, der Skripte enthält, die bestimmte Bedingungen definieren, die erfüllt sein müssen, damit die Münzen vom Eigentümer ausgegeben werden können.

Bei Standardtransaktionen muss beispielsweise ein privater Schlüssel erstellt werden, um zu überprüfen, ob die Münzen ausgegeben werden können. Fortgeschrittenere Transaktionen wie Multi-Sig erfordern jedoch, dass ein bestimmter Schwellenwert einer Gruppe eine Transaktion signiert, bevor sie gesendet werden kann. Wenn Alice, Bob und Charlie Teil einer Multi-Sig-Party sind, um X Bitcoin-Beträge aus einem Tauschfonds auszugeben, kann ein Multi-Sig-P2SH-Skript erfordern, dass mindestens 2 der 3 Teilnehmer die Transaktion unterzeichnen müssen für die Ausgaben ausgegeben werden.

Das Recht, bestimmte Ausgaben auszugeben, kann mehreren P2SH-Skriptbedingungen entsprechen, es muss jedoch nur eine erfüllt sein, um eine Ausgabe zu autorisieren.

Die Bedingungen dieser erweiterten Transaktionen werden im P2SH-Skript als Hash in der Blockchain gespeichert. Sobald jedoch die Münzen ausgegeben sind, alle der Bedingungen werden dem Netzwerk mitgeteilt, unabhängig davon, ob sie die Bedingungen waren, die erfüllt wurden, und die Ausgabe der Münzen genehmigten. Wenn beispielsweise die Multi-Sig-2-of-3-Bedingung vor einer anderen P2SH-Skriptbedingung erfüllt ist, z. B. einer ebenfalls vorhandenen Zeitsperre, werden nach dem Ausgeben der Münzen sowohl die Zeitsperre als auch die Multi-Sig-Skripte angezeigt.

Dies stellt Datenschutzprobleme dar, da nicht alle Bitcoin-Geldbörsen Funktionen wie Multi-Sig- und Time-Lock-Verträge enthalten. Somit können Beobachter den ursprünglichen Brieftaschentyp einer Transaktion ableiten, indem sie Brieftaschen entfernen, die keine erweiterten P2SH-Skriptbedingungen aufweisen. Zahlreiche Bedingungen können auch zu schwereren Transaktionen führen und die Skalierbarkeit verringern.

MAST wurde entwickelt, um P2SH zu verbessern, indem die Bedingungen des Skripts für eine Transaktion verschleiert werden. MAST steht für “Merklelized Abstract Syntax Tree” und verdeckt die Skriptbedingungen einer Transaktion und zeigt nur die erste Bedingung an, die erfüllt wurde – die für die gültigen Ausgaben der Münzen verantwortlich war. MAST verwendet Merkle Trees geschickt, um jede einzelne Skriptbedingung zu hashen, anstatt den gesamten Satz von Bedingungen zu hashen. Auf diese Weise kann ein Merkle-Pfad authentifizieren, dass eine gültige Bedingung erfüllt wurde ohne Aufdecken der anderen Skriptbedingungen.

Zurück zum Beispiel von Alice, Bob und Charlie. Wenn der P2SH sowohl eine 2-aus-3-Multi-Sig-Bedingung als auch eine Zeitsperrbedingung enthält, wird nur die Bedingung angezeigt, die zuerst erfüllt ist. Wenn Alice und Bob die Transaktion unterzeichnen, kann ein Beobachter überprüfen, ob die 2-aus-3-Multi-Sig-Bedingung erfüllt ist, sie wissen jedoch nicht, dass der P2SH auch eine Zeitsperrbedingung enthält.

Schnorr und Pfahlwurzel

Der Hauptvorteil von Schnorr-Signaturen ist ihre Fähigkeit, Transaktionen zu einer einzigen Transaktion zusammenzufassen. Anstatt Eingaben zu erfordern, die einzelne Signaturen erfordern, können die Signaturen mehrerer Transaktionen in eine Transaktion mit einer einzigen gemeinsamen Signatur integriert werden.

Der bemerkenswerte Vorteil der Aggregation von Signaturen besteht in der Speicherersparnis in jedem Block und der daraus resultierenden besseren Skalierbarkeit des Netzwerks. Wenn Sie jedoch Schnorr-Signaturen auf Multi-Sig-Transaktionen anwenden, lassen Sie Taproot zu.

Durch die Anwendung eines Tricks namens “Schwellenwertsignaturen” bei der Anwendung von Schnorr auf Multi-Sig-Transaktionen können Teilnehmer des Multi-Sig ihre Signaturen und öffentlichen Schlüssel zusammenfassen, um die Münzen wie bei jeder Standardtransaktion auszugeben. Taproot ist eine Innovation, die MAST mit diesem Konzept verbindet, bei dem die Teilnehmer den öffentlichen Schwellenwertschlüssel oder die Schwellenwertsignatur „optimieren“ können.

Kryptografische Signaturen

Was sind kryptografische Signaturen??

Im Wesentlichen können sie die Gültigkeit einer Ausgabe einer Multi-Sig-Transaktionsskriptbedingung nachweisen, ohne innerhalb der umfassenderen aggregierten Schnorr-Transaktion zu offenbaren, dass ihre Transaktion komplexe Skriptbedingungen enthielt. Infolgedessen kann eine erweiterte Transaktion (Multi-Sig) als reguläre Transaktion in einer aggregierten Schnorr-Signatur ausgeblendet werden, ohne die Merkle-Pfadzuordnung von MAST zu beeinträchtigen.

Darüber hinaus zeigt die Transaktion nicht, dass sie eine MAST-Struktur enthält.

Schnorr, MAST und Taproot werden als ergänzende Innovationen angesehen, die zu faszinierenden – und komplexeren – Funktionen von Bitcoin-Transaktionen führen.

Bitcoin Core-Entwickler Anthony Towns vorgeschlagen eine Idee einige Monate später im Juli 2018 für „generalisierte Pfahlwurzel“, die die für den ursprünglichen Taproot-Vorschlag erforderliche Datenmenge reduzieren würde. Er stellt jedoch fest:

„In Bezug auf den Einsatz halte ich es für sinnvoll, zuerst einen ersten Schnorr- / Pfahlwurzel- / Mast-Einsatz durchzuführen und später die Transplantatwurzel / -aggregation hinzuzufügen. Meines Erachtens gibt es keine große Dringlichkeit für generalisierte Pfahlwurzeln, daher wäre es sinnvoll, vorerst weiter Schnorr / Pfahlwurzel / Mast zu machen, sich Zeit zu nehmen, um generalisierte Pfahlwurzeln zu analysieren, und wenn es vernünftig und nützlich erscheint, versuchen Sie, sie in einer späteren Phase zu aktivieren. zB gleichzeitig mit Transplantatwurzel / Aggregation “

Pfahlwurzel ist im Grunde bereit zur Bereitstellung erfordert aber, dass Schnorr zuerst oder zumindest in Verbindung mit Taproot implementiert wird.

Detaillierte Vorschläge für die Aufnahme von Schnorr in das Bitcoin Core-Protokoll sind schon verfügbar, Es scheint jedoch noch keinen endgültigen Zeitplan für die Umsetzung zu geben. Die allgemeine Auffassung ist, dass Schnorr, MAST und Taproot als ein Bündel komplementärer Aktualisierungen des Protokolls implementiert werden.

Schnorr ist ein bedeutendes Upgrade für Bitcoin, das mit dem von SegWit konkurriert. Wichtige Updates sind mit Konflikten und Verzögerungen in der Community verbunden, aber die Unterstützung hinter Schnorr ist stark. Entwickler arbeiten daran, die technische Implementierung des Upgrades zu testen und zu verfeinern, bevor sie die endgültige Vorbereitung bekannt geben.

Bitcoin-Entwickler und die breitere Community sind seit langem von dem Potenzial der Integration von Schnorr Signature in das Protokoll begeistert, und es scheint, dass ein offizielles Datum für seine Aufnahme für 2019 in Sicht ist. Taproot bietet einige interessante Datenschutzvorteile als Ergänzung zu Schnorr und MAST und die eventuelle Hinzufügung von Graftroot versucht sogar, Taproot zu verbessern, indem einige seiner Effizienzmängel behoben werden.  

Die Effizienz und der Datenschutz von Bitcoin stehen seit Jahren im Mittelpunkt der Community, und mit Innovationen wie SegWit, Stonewall und Chaumian CoinJoins wurden bereits bedeutende Fortschritte erzielt. Viele andere Vorschläge werden 2019 weiterentwickelt und dienen als überzeugende Verbesserung des sich ständig weiterentwickelnden Bitcoin-Netzwerks.

Mike Owergreen Administrator
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