Taproot: qual será o impacto que terá no ecossistema do Bitcoin?

Por volta das 5:00 AM UTC em 14 de novembro, taproot, a atualização do Bitcoin, foi oficialmente ativada na altura do bloco de 709.632.
O garfo macio, soft fork, Taproot é a primeira grande atualização técnica para o protocolo Bitcoin desde a introdução do Segregated Witness (SegWit) em 2017. Pode ter um impacto profundo no ecossistema Bitcoin pelos próximos 3 a 5 anos.
O upgrade de garfo macio, soft fork, Taproot é composto por três diferentes Propostas de Melhoria do Bitcoin (BIPs), que são BIP 340, BIP 341 e BIP 342.
As assinaturas de Schnorr superam a ECDSA em termos de desempenho e segurança, mas oferecerão maior privacidade e anonimato.
A estrutura do MAST pode reduzir significativamente o volume de dados de transações e melhorar o desempenho da transação.

Por volta das 5:00 AM UTC, em 14 de novembro, taproot, a atualização do Bitcoin, foi oficialmente ativada na altura do bloco de 709.632. O garfo macio Taproot é um dos upgrades mais esperados dos últimos dois anos. Espera-se que a atualização possa ter um impacto profundo no ecossistema Bitcoin pelos próximos 3 a 5 anos. Isso pode ser especialmente benéfico para usuários institucionais e vários cenários de aplicativos com transações de várias assinaturas.

É a primeira grande atualização técnica para o protocolo Bitcoin desde a introdução do Segregated Witness (SegWit) em 2017. O SegWit aumenta o limite de tamanho do bloco em uma blockchain removendo dados de assinatura do cabeçalho do bloco, reduzindo parcialmente o custo das transferências na rede Bitcoin. Enquanto a atualização taproot visa melhorar a segurança, privacidade e escalabilidade na rede.

"Taproot" é a raiz primária de uma planta. Como explicado por seu fundador Gregory Maxwell, o nome refere-se ao desejo de negociação de Bitcoin para focar apenas na "raiz principal" e esconder as "filiais" sem importância. A atualização do Taproot foi proposta pela primeira vez em 2018, e sua implementação tornaria as transações na Lightning Network indistinguíveis daquelas na blockchain Bitcoin, melhorando a privacidade das transações. Pouco depois, o esquema de assinatura digital schnorr também foi incorporado à solução de upgrade Taproot, e os dois foram combinados para servir como um aprimoramento geral para o desempenho da rede Bitcoin.

Em janeiro de 2020, o desenvolvedor do Bitcoin Core, Pieter Wuille, apresentou três principais PROPOSTAS de Melhoria do Bitcoin (BIPs) para a atualização do garfo macio, Schnorr/Taproot. Essas três propostas estão inter-relacionadas e desempenham um papel em conjunto. Os BIPs são BIP 340, 341 e 342.

BIP-340 (Schnorr): BIP 340 substitui o Algoritmo de Assinatura Digital da Curva Elíptica (ECDSA) por assinaturas schnorr.

BIP-341(Taproot): Melhorando as Árvores de Sintaxe Abstratas Merkelizadas (MAST) com base nas assinaturas de Schnorr.

BIP-342(Tap _script_): Entregando uma versão melhorada da linguagem de programação usada para realizar transações de Bitcoin.

Qual é o significado das assinaturas digitais da Schnorr?

Assinaturas digitais, baseadas no que é conhecido na criptografia como "Criptografia Assimétrica", oferecem parcialmente a viabilidade de sistemas eletrônicos de caixa. Na criptografia simétrica, criptografia e de_script_ografia compartilham as mesmas chaves privadas, enquanto na criptografia assimétrica, a chave pública é usada para criptografia e a chave privada para de_script_ografar. De um modo geral, a chave privada refere-se a longas séries de números geradas por um algoritmo aleatório, enquanto a chave pública é geralmente calculada a partir da chave privada. A chave privada precisa ser armazenada confidencialmente, enquanto a chave pública é pública e pode ser usada para verificar a validade da assinatura sem expor a chave privada.

A segurança da criptografia assimétrica é garantida pelos algoritmos matemáticos por trás dela. Mecanismos matemáticos clássicos, como grandes factorization prime, curvas elípticas, etc. são mais comumente utilizados. A criptografia assimétrica usada no Bitcoin é baseada no algoritmo da curva elíptica.

Como todos sabemos, não há contas ou saldos em Bitcoin. Existem apenas saídas de transações não solicitadas (UTXO) espalhadas na blockchain. A entrada para uma transação é a UTXO anterior e a saída final é o novo UTXO, no qual o algoritmo criptográfico assimétrico serve para provar na transação se a pessoa que gastou um Bitcoin em particular é a verdadeira detentora.

Por exemplo, Alice pretende transferir 5 BTC para Bob, e isso é uma informação de transação. Alice hashes as informações para gerar os longos números correspondentes, e, em seguida, criptografá-los com sua chave privada para criar sua própria assinatura digital. Em seguida, Alice envia a mensagem de transação e a assinatura digital para Bob, que usa a chave pública de Alice para de_script_ografar a assinatura digital, obtém os números correspondentes, e os compara com o hash das informações da transação que ele mesmo processou. Se eles são iguais, isso prova que Alice tem a chave privada. Além disso, como Alice fornece o endereço de Bob (ou seja, chave pública) ao criar a assinatura digital, o UTXO que ocorrer na transação será bloqueado e apenas Bob, que tem a chave privada correspondente, poderá desbloqueá-la.

Alice precisava gerar a assinatura digital com a ECDSA, enquanto após a atualização do Taproot, a assinatura será baseada no algoritmo Schnorr.

O mecanismo de assinatura schnorr foi inventado pelo criptógrafo alemão Claus Schnorr. Passou por um rigoroso escrutínio acadêmico, superando a ECDSA em termos de desempenho e segurança. No entanto, considerando o fato de que o professor Schnorr registrou uma patente para o algoritmo de assinatura em 1990, que não expirou até 2008, Satoshi Nakamoto usou o algoritmo conhecido como ECDSA ao criar o protocolo Bitcoin, em vez de assinaturas schnorr. Uma vez que tanto a assinatura schnorr quanto a ECDSA são baseadas na curva elíptica secp256k1 e SHA256, as assinaturas schnorr podem ser relativamente fáceis de implementar na rede Bitcoin.

Além de uma melhor segurança, as assinaturas de Schnorr têm o benefício adicional de serem "lineares", o que significa que os resultados da computação podem ser sobrepostos. Não existe tal "linear" na ECDSA que exige que diferentes transações sejam assinadas separadamente. No esquema de assinaturas Schnorr, as chaves públicas de vários usuários são agregadas linearmente em uma chave pública, e assinaturas de diferentes transações podem ser agregadas em uma assinatura, que também é conhecida como Key Aggregation. Isso aumenta a privacidade das transações e reduz o espaço de bloco ocupado por cada transação em aproximadamente 11%.

Taproot & Tap__script__

As assinaturas da Schnorr melhoram a privacidade das transações de BTC, enquanto a Taproot pode otimizar ainda mais a escalabilidade. Para entender isso, primeiro precisamos saber o que são as Árvores de Sintaxe Abstratas (MAST) merkelizadas.

A estrutura do Merkle Trees de cada bloco é crucial para garantir a natureza resistente a adulterações do blockchain. Cada transação na parte inferior é agrupada em pares, mas o valor de hash é calculado sequencialmente para obter uma segunda Árvore Merkle, que é então agrupada novamente em pares para obter um hash de alto nível único (também conhecido como Merkle Hash). Com o cálculo, mesmo uma mudança em um byte de uma transação ou uma mudança na ordem entre duas transações resultará em uma mudança no Hash Merkle. Além disso, outro benefício da Árvore Merkle é que um cliente leve BTC não precisa baixar todos os dados da transação. Apenas os dados para cada cabeçalho de bloco são necessários. Se o cliente leve quiser confirmar o status de uma transação, ele pode iniciar uma "Prova de Merkle" para confirmar que a transação está na Árvore Merkle.

MAST é uma estrutura de dados semelhante da Árvore Merkle, onde uma operação de hash semelhante é realizada em cada _script_. Isso gera uma Árvore Merkle de _script_s, também conhecida como _script_ Trees. Com a adição de assinaturas schnorr, toda a estrutura da árvore _script_ será ocultada, permitindo que transações com estruturas complexas _script_ sejam executadas como se fossem transações comuns. A estrutura do MAST pode reduzir significativamente o volume de dados de transações e até mesmo habilitar recursos inteligentes de contrato.

Correspondente ao MAST, Tap__script__ fez alterações na estrutura do Bitcoin e seu _script_, adicionando alguns opcodes para facilitar a gravação de _script_s após a atualização do Taproot.

Conclusão

A atualização taproot é a maior expansão tecnológica para o Bitcoin desde a atualização lightning network e SegWit. Enquanto o Bitcoin tem sido ligeiramente conservador em sua inovação em comparação com Ethereum e Polkadot. Atualizações tecnológicas como a Taproot realmente trouxeram melhorias nas taxas de transação, velocidades e anonimato.

Como há restrições limitadas para os mineiros no garfo macio Taproot, ainda precisamos esperar e ver o quão bem as melhorias relevantes se esgotam no futuro.

Autor: Edward. H, pesquisador da Gate.io.

Tradução em PT-BR por João Gab. Este artigo constitui apenas a opinião dos autores, pesquisadores e observadores. Ele não é uma sugestão de investimento. Republicar o artigo será permitido, mas a Gate.io deverá ser citada. Nos outros casos, tomaremos as medidas por violação de direito autoral.