Taproot： Apa Dampaknya pada Sistem Bitcoin？

【TL;DR】
Sekitar jam 5 pagi waktu universal pada 14 November， Taproot， peningkatan Bitcoin， sudah resmi diaktifkan pada tinggi blok di 709,632。
Cabang lunak Taproot ialah peningkatan teknik besar pertama di protokol Bitcoin sejak pengenalan SegWit di 2017。 Ini dapat memiliki efek yang dalam pada ekosistem Bitcoin untuk 3 - 5 tahun kedepan。
Peningkatan cabang lunak Taproot terdiri dari 3 Bitcoin Improvement Proposal （BIP） yang berbeda， yaitu BIP 340，BIP 341 dan BIP 342。
Schnorr signature mengalahkan ECDSA di kinjera dan keamanan， dan akan menawarkan privasi dan anonimitas yang lebih baik。
Struktur MAST dapan mengurangi volume transaksi data yang signifikan dan akan memperbaiki kinerja transaksi。

Sekitar jam 5 pagi waktu universal pada 14 November， Taproot， peningkatan Bitcoin， secara resmi mengaktifkan ketinggian blok di 709,632。Cabang lunak Taproot ialah salah satu peningkatan yang paling diantisipasi di dua tahun terakhir。 Diharapkan peningkatan ini dapat memiliki efek yang dalam pada ekosistem Bitcoin untuk 3 - 5 tahun kedepan。 Ini bisa sangat bermanfaat bagi pengguna institusional dan berbagai skenario aplikasi dengan transaksi multi-signature。

Ini adalah peningkatan teknis besar pertama pada protokol Bitcoin sejak diperkenalkannya Segregated Witness (SegWit) di tahun 2017. SegWit meningkatkan batas ukuran blok pada blockchain dengan menghapus data signature dari header blok。Sebagian mengurangi biaya transfer pada jaringan Bitcoin。 Sedangkan peningkatan Bitcoin bertujuan untuk meningkatkan keamanan， privasi dan skalabilitas pada jaringan。

“Taproot” adalah akar utama tanaman。 Seperti yang dijelaskan oleh pendirinya Gregory Maxwell， nama tersebut mengacu pada keinginan trading Bitcoin untuk fokus hanya pada “main root” dan sembunyikan “branches” yang tidak penting. Peningkatan Taproot pertama kali diajukan di 2018， dan implentasinya akan membuat transaksi di Lighting Network tidak dapat dibedakan dari yang ada di blockchain Bitcoin， meningkatkan privasi transaksi。Tak lama setelah itu， skema signature digital Schnorr juga dimasukkan ke dalam solusi peningkatan Taproot， dan keduanya digabungkan untuk berfungsi sebagai peningkatan keseluruhan jaringan Bitcoin。

Di Januari 2020， developer Bitcoin Core Pieter Wuille mengajukan tiga Bitcoin Improvement Proposal （BIP） untuk peningkatan cabang lunak pada Schnorr/Taproot。 Tiga proposal ini saling terkait dan berperan bersama-sama。 BIP tersebut adalah BIP 340, 341, dan 342。

BIP-340 （Schnorr）： BIP 340 menggantikan Elliptic Curve Digital Signature Algorithm （ECDSA） dengan signature Schnorr。
BIP-341 （Taproot）： Meningkatkan Merkelised Abstract Syntax Trees （MAST） berdasarkan pada signature Schnorr。
BIP-342 （Tap__script__）：Memberikan versi bahasa pemrograman yang lebih baik yang digunakan untuk melakukan transaksi Bitcoin。


Apa pentingnya signature digital Schnorr？

---

Signature Digital， berdasarkan apa yang dikenal dalam cryptography sebagai “Asymmetric Cryptography”， sebagian menawarkan kelayakan sistem uang elektronik。 Dalam symmetric cryptography， encryption dan deskripsi berbagi kunci pribadi yang sama， sedangkan dalam asymmetric cryptography， kunci publik digunakan untuk encryption dan kunci pribadi untuk decryption。 Secara umum， kunci privat mengacu pada angka-angka panjang yang dihasilkan oleh algoritma acak， sedangkan kunci publik umumnya dihitung dari kunci privat。 Kunci pribadi perlu disimpan secara rahasia， sedangkan kunci publik bersifat publik dan dapat digunakan untuk memverifikasi validitas signature tanpa mengekspos kunci pribadi。

Keamanan dari asymmetric cryptography dijamin oleh algoritma matematika。 Mekanisme matematika klasik seperti large prime factorization， elliptic curves，dll。 Asymmetric cryptography digunakan dalam Bitcoin didasarkan pada algoritma elliptic curve。

Seperti yang kita ketahui， tidak ada akun atau saldo di Bitcoin。 Hanya ada output transaksi yang tidak terpakai （UTXO） yang tersebar di blockchain。 Input untuk suatu transaksi adalah UTXO sebelumnya dan output terakhir adalah UTXO baru， dimana algoritma asymmetric cryptography berfungsi untuk membuktikan dalam transaksi apakah orang yang membelanjakan Bitcoin tertentu adalah pemegang sebenarnya。 Misalnya， Alice bermasuk mentransfer 5 BTC ke Bob， dan itu adalah informasi transaksi。 Alice mencampur informasi untuk menghasilkan rangkaian angka yang sesuai， dan kemudian mengekripsikannya dengan kunci pribadinya untuk membuat signature digitalnya sendiri。

Kemudian Alice mengirimkan pesan transaksi dan tanda tangan digital ke Bob， yang menggunakan kunci publik Alice untuk mendeskripsikan signature digitalnya， memperoleh nomor yang sesuai， dan membandingkannya dengan transaksis informasi yang ia proses sendiri。 Jika keduanya sama， ini membuktikan bahwa Alice memang memiliki kunci privat。 Selain itu， akrena Alice memberikan alamat Bob （yaitu kunci publik） saat membuat signature digital， UTXO yang terjadi dalam transaksi akan dikunci dan hanya Bob yang memiliki kunci pribadi， yang dapat membukanya。

Alice perlu menghasilkan signature digital dengan ECDSA， sedangkan setelah peningkatan Taproot， signature akan didasarkan pada algoritme Schnorr。


Mekanisme signature Schnorr ditemukan oleh cryptographer Jerman Claus Schnorr。 Ini telah menjalani pemeriksaan akademis yang ketat， mengalahkan ECDSA dalam hal kinerja dan keamanan。 Namun， mengingat fakta bahwa Profesor Schnorr mendaftarkan paten untuk algoritma signature di tahun 1990， yang tidak kadaluarsa hingga 2008， Satoshi Nakamoto menggunakan algoritma yang dikenal sebagai ECDSA saat membuat protokol Bitcoin， alih-alih signature Schnorr。 Karena signature Schnorr dan ECDSA didasarkan pada elliptic curve secp256k1 dan SHA256， signature Schnorr relatif lebih mudah diimplementasikan pada jaringan Bitcoin。

Selain keamanan yang lebih baik， signature Schnorr memiliki manfaat tambahan sebagai “linear”， yang berarti bahwa hasil komputasi dapat saling melengkapi。 Tidak ada “linear” di ECDSA yang memerlukan transaksi yang berbeda untuk ditandai secara terpisah。 Dalam skema signature Schnorr， kunci publik dari banyak pengguna digabungkan menjadi satu signature， yang juga dikenal sebagai agregasi kunci。Ini meningkatkan privasi transaksi dan mengurangi ruang blok yang ditempati oleh setiap transaksi sekitar 11%。


Taproot & Tap__script__

---

Signature Schnorr meningkatkan privasi transaksi BTC， sementara Taproot dapat lebih mengoptimalkan skalabilitas。 Untuk memahami hal ini， pertama-tama kita perlu mengetahui apa itu Merkelized Abstract Syntax Trees （MAST）。

Struktur Merkle Trees dari setiap blok sangat penting untuk memastikan sifat blokchain yang tahan terhadap gangguan。 Setiap transaksi di bagian bawah dikelompokkan berpasangan dan nilai pemersatuan dihitung secara berurutan untuk mendapatkan Merkle Tree kedua， yang kemudian dikelompokkan lagi berpasangan untuk mendapatkan tingkat atas pemersatuan yang unik （juga dikenal sebagai Merkle Hash）。 Dengan perhitungan ini， bahkan perubahan dalam satu byte transaksi atau pergerseran urutan antara dua transaksi yang menghasilkan perubahan Merkle Hash。 Selain itu， manfaat lain dari Merkle Tree adalah klien BTC ringan tidak harus mengunduh semua data transaksi。 Hanya data untuk setiap header blok yang diperlukan。 Jika klien ringan ingin menginformasi status transaksi， ia dapat memulai “Merkle Proof” untuk mengonfirmasi bahwa transaksi ada di Merkle Tree。


MAST merupakan struktur data Merkle Tree yang serupa， dimana operasi pemersatuan serupa dilakukan pada setiap __script__。 Ini menghasilkan Merkle Tree dari __script__， yang juga dikenal sebagai __script__ Tree。 Dengan tambahan signature Schnorr，seluruh __script__ Tree akan disembunyikan， memungkinkan transaksi dengan struktur __script__ yang kompleks untuk dieksekusi seolah-olah itu adalah transaksi biasa。

Struktur MAST dapat secara signifikan mengurangi volume data transaksi dan bahkan memungkinkan kemampuan smart contract。
Sesuai dengan MAST， Tap__script__ telah membuat perubahan pada __script__ structure Bitcoin， menambahkan beberapa opcode untuk memudahkan penulisan __script__ setelah uprade Taproot。


Kesimpulan

---

Peningkatan Taproot ialah perluasan teknologi terbesar ke Bitcoin semenjak Lighting Network dan peningkatan Segwit。 Sementara Bitcoin sudah mengkonservasi ringan inovasinya dibandingkan dengan Ethereum dan Polkadot。 Peningkatan Teknologi seperti Taproot telah membawa peningkatan dalam biaya transaksi， kecepatan dan anonymitas。

Karena ada batasan terbatas untuk penambang di cabang lunak Taproot， kami masih perlu menunggu dan melihat seberapa baik peningkatan relevan yang dilakukan di masa mendatang。




Penulis：Edward H. Peneliti：Gate.io Penerjemah：Tasya Apr
* Artikel ini hanya mewakili pandangan peneliti dan bukan merupakan saran investasi。
* Gate.io memiliki semua hak atas artikel ini。Memposting ulang artikel akan diizinkan asalkan diberikan izin oleh Gate.io. Dalam semua kasus lain， tindakan hukum akan diambil karena pelanggaran hak cipta。