Co je Taproot a jaký přínos bude mít pro Bitcoin

TL;DR

Taproot je aktualizace sítě Bitcoin, která byla provedena 14. listopadu 2021. Spolu s Schnorrovými podpisy je Taproot nejočekávanější technologickou aktualizací Bitcoinu od zavedení SegWitu. Cílem Taprootu je změnit způsob, jakým fungují skripty Bitcoinu, a zlepšit tak soukromí, škálovatelnost a bezpečnost. To a ještě více je možné díky kombinaci Taprootu se související aktualizací nazvanou Schnorrovy podpisy.

Každý, kdo zná kryptoměnovou komunitu, ví, že soukromí, škálovatelnost a bezpečnost jsou hlavními problémy. Bitcoin je sice nejoblíbenější kryptoměnou na světě, ale tyto problémy je třeba řešit stále. Taproot si klade za cíl právě to.

Úvod

Bitcoin měl své vzestupy a pády, ale ukázalo se, že je kotvou, která drží kryptoměnový vesmír v pevném postavení. Bez ohledu na problémy, které se v průběhu let objevily, jako například hacknutí burzy Mt. Gox nebo nechvalně známé hard forky Bitcoinu, kryptoměnová komunita za Bitcoinem stojí.

Existují však určité problémy, které nelze přehlížet – jedním z největších je ochrana soukromí. Vzhledem k tomu, že Bitcoin je veřejný blockchain, může kdokoli sledovat transakce, které v síti probíhají. Pro některé zainteresované to představuje velkou obavu.

Anonymitu je možné zvýšit pomocí technik, jako je coin mixing a CoinJoins. Bohužel však žádná z nich nečiní z Bitcoinu soukromou měnu. To se sice nedá říct ani o Taprootu, ale může pomoci anonymitu v síti zvýšit.

Aktualizace Taproot byla všeobecně očekávána jako první významný krok k vyřešení nedostatku soukromí Bitcoinu a dalších souvisejících problémů. Dne 14. listopadu 2021 byl Taproot po schválení těžaři z celého světa v síti Bitcoin aktivován. Co to ale Taproot je a jaký přínos bude mít pro Bitcoin? Pojďme se na to podívat.

Omezení sítě Bitcoinu

Přestože je síť Bitcoin první a nejpopulárnější kryptoměnou, má v některých oblastech nedostatky, například pomalou rychlost transakcí. Bitcoin byl původně vytvořen tak, aby zpracovával 7 transakcí za sekundu, ale jak rostla popularita sítě a počet uživatelů, zvyšovala se i rychlost transakcí a poplatky. Průměrné transakční poplatky sítě Bitcoin dosáhly v roce 2021 po raketovém růstu ceny coinu historického maxima, a to zhruba 60 dolarů. Vysoké poplatky a pomalá rychlost transakcí údajně brzdí rozvoj sítě bitcoinové sítě. S cílem zvýšit transakční kapacitu, implementovali vývojáři v roce 2017 aktualizaci Segregated Witness (SegWit), aby se do jednoho bloku vešlo více transakcí. Přesto se zdá, že vysoké poplatky přetrvávají.

Dalším omezením bylo soukromí Bitcoinu. Ačkoli bylo v jeho bílé knize uvedeno, že transakce Bitcoinu jsou soukromé, všechny podrobnosti o transakcích v síti Bitcoin jsou viditelné. To znamená, že potenciálně můžete znát celou historii něčích nákupů, když si vyhledáte jeho bitcoinovou adresu.

Bitcoin čas od času provádí aktualizace své sítě, aby se s omezeními vypořádal. Změna sítě Bitcoin je však vzhledem k její decentralizované povaze náročná. O tom, jaké změny by měly nebo neměly být provedeny, nerozhoduje jeden člověk, ale rozhoduje o tom komunita dosažením konsenzu.

Co je upgrade Bitcoinu Taproot?

Taproot je soft fork, který vylepšuje skripty Bitcoinu a zvyšuje soukromí, efektivitu a schopnost sítě zpracovávat chytré kontrakty. Je považován za nejvýznamnější upgrade Bitcoinu od aktualizace SegWit v roce 2017.

Aktualizace Taproot se skládá ze tří různých návrhů na vylepšení Bitcoinu (Bitcoin Improvement Proposals – BIP), včetně Taprootu, Tapscriptu a jeho jádra – nového schématu digitálního podpisu zvaného Schnorrovy podpisy. Cílem Taprootu je přinést uživatelům Bitcoinu několik výhod, například větší soukromí transakcí a nižší transakční poplatky. Umožní také Bitcoinu provádět složitější transakce a potenciálně rozšířit jeho způsoby použití, aby mohl konkurovat Ethereu, zejména pokud jde o schopnosti chytrých kontraktů, podporu decentralizovaných financí (DeFi) a nezaměnitelných tokenů (NFT) v síti.

Návrh Taprootu poprvé představil vývojář bitcoinového jádra Greg Maxwell v lednu 2018. V říjnu 2020 byl Taproot začleněn do knihovny bitcoinového jádra na základě žádosti, kterou vytvořil Pieter Wuille. Aby mohla být aktualizace plně spuštěna, museli provozovatelé uzlů přijmout nová pravidla konsenzu Taprootu. Nakonec získal podporu 90 % těžařů a byl oficiálně aktivován 14. listopadu 2021 na bloku 709 632.

Jak Taproot funguje?

K dosažení upgradu Taproot slouží 3 BIP, které spolupracují. Každý z BIP ovlivňuje a doplňuje ostatní různými způsoby.

Schnorrovy podpisy (BIP340)

Schnorrovy podpisy umožňují rychlejší a bezpečnější způsob ověřování transakcí v síti Bitcoin. Skládají se z kryptografického podpisového schématu, které vyvinul Claus Schnorr – německý matematik a kryptograf. Přestože Schnorr měl svůj algoritmus dlouhá léta chráněný patentem, jeho platnost oficiálně vypršela v roce 2008. Mezi řadu výhod Schnorrových podpisů patří především jejich jednoduchost a účinnost při generování krátkých podpisů.

Schéma podpisu přijaté Satoshi Nakamotem (tvůrcem Bitcoinu) byl protokol digitálního podpisu s využitím eliptických křivek (Elliptic Curve Digital Signature Algorithm, ECDSA). Volba ECDSA namísto Schnorrova podpisového algoritmu byla vyvolána tím, že byl již široce používaný, dobře pochopený, bezpečný, kompaktní a s otevřeným zdrojovým kódem.

Vývoj Schnorrova schématu digitálního podpisu (Schnorr Digital Signature Scheme, SDSS) však může být výchozím bodem nové generace podpisů pro Bitcoin a další blockchainové sítě.

Jednou z hlavních výhod Schnorrových podpisů je, že jsou schopny vzít více klíčů uvnitř složité bitcoinové transakce a vytvořit jedinečný podpis. To znamená, že podpisy více stran zapojených do transakce lze „agregovat“ do jednoho Schnorrova podpisu. Jedná se o tzv. agregaci podpisů.

Taproot ve skutečnosti umožňuje skrýt fakt, že byl skript Bitcoinu vůbec spuštěn. Například utrácení bitcoinů pomocí Taprootu by mohlo způsobit, že transakce v kanálu Lightning Network, peer-to-peer transakce nebo sofistikovaný chytrý kontrakt se stanou nerozeznatelnými. Ten, kdo by sledoval jednu z těchto transakcí, by neviděl nic jiného než peer-to-peer transakci. Je však třeba poznamenat, že to nic nemění na skutečnosti, že peněženky původního odesílatele a konečného příjemce zůstanou nechráněny.

Taproot (BIP341)

Odtud pochází název aktualizace Taproot. Navazuje na aktualizaci SegWit z roku 2017 a využívá Merkelized Alternative Script Tree (MAST) ke škálování podle množství transakčních dat v bitcoinovém blockchainu.

Transakce v síti Bitcoin jsou chráněny veřejnými a soukromými klíči. Aby mohl utrácející utratit digitální aktivum v peněžence, musí před přesunem coinu předložit podpis, kterým prokáže, že je jeho skutečným vlastníkem. Kromě transakcí s jedním podpisem mohou utrácející osoby využívat také různé funkce, které činí transakce v Bitcoinu složitějšími, včetně časového zámku, požadavků na více podpisů (multisig) a dalších.

Tyto složité transakce s více podpisy však vyžadují k ověření více vstupů a podpisů, které do blockchainu přidávají velké množství dat a zpomalují rychlost transakcí. Zároveň se v blockchainu automaticky odhalují informace o transakci, což může potenciálně ohrozit citlivé údaje o majitelích adres.

Po integraci MAST lze snížit množství potřebných skriptů a ověření, protože jedna transakce MAST může představovat více skriptů. Když je tedy složitá transakce Bitcoinu odeslána do MAST, není pro zpracování transakcí nutný Merkleův strom. Namísto úplných detailů umožňuje MAST odevzdat do blockchainu pouze provedené podmínky transakce. To může výrazně snížit objem dat potřebných k uložení v síti. Nejenže poskytuje větší škálovatelnost a vyšší efektivitu blockchainu Bitcoinu, ale také nabízí větší soukromí uživatelům Bitcoinu.

Tapscript (BIP342)

Tapscript je aktualizace kódovacího jazyka Bitcoin Script, která má uvolnit místo dalším 2 BIP. Jedná se o sestavu opcodes, transakčních instrukcí, které se používají k určení způsobu provedení. Očekává se, že s větším dostupným prostorem v blocích poskytne větší flexibilitu pro nové funkce a potenciálně může pomoci síti Bitcoin v budoucnu podporovat a vytvářet chytré kontrakty.

Jaký přínos má Taproot pro Bitcoin?

Jak jsme již uvedli, Taproot přinesl zásadní zlepšení soukromí Bitcoinu a rozšířil možnosti jeho využití. Mezi další potenciální výhody patří:

1. Zlepšení škálovatelnosti sítě snížením množství dat, která je třeba přenášet a ukládat do blockchainu;

2. Více transakcí na blok (vyšší počet transakcí za sekundu).

3. Nižší transakční poplatky.

Další výhodou Taprootu je skutečnost, že podpisy již nebudou tvárné či náchylné ke změně, což je známé bezpečnostní riziko v síti Bitcoin. Zjednodušeně řečeno, tvárnost podpisu znamená, že je technicky možné změnit podpis transakce před jejím potvrzením. Tímto způsobem by útok vyvolal dojem, že k transakci nikdy nedošlo. Bitcoin tak zůstává vystaven nechvalně známému problému dvojího utrácení, který by mohl zničit integritu distribuované účetní knihy.

Proč je aktualizace Taproot důležitá?

Očekává se, že aktivace Taproot zvýší funkčnost sítě Bitcoin a usnadní rychlé a spolehlivé transakce. Před Taprootem se protokol Bitcoinu stále nacházel na 1. vrstvě vývoje, zatímco ostatní, jako například Ethereum, již získaly náskok ve 2. vrstvě a decentralizovaných aplikacích. Po upgradu se Bitcoinu otevírá cesta k nasazení chytrých kontraktů a potenciálnímu rozšíření způsobů použití tak, aby v budoucnu pokrývaly trendové trhy NFT a DeFi.

Jakmile se síť Bitcoin stane efektivnější díky nižším poplatkům, mohlo by to motivovat k většímu počtu transakcí a širšímu přijetí. Kromě toho si uživatelé mohou zachovat soukromí při transakcích, čímž se BTC stane konkurenceschopnějším vůči ostatním soukromým coinům na trhu.

Závěrem

Taproot je velmi očekávaná a široce podporovaná aktualizace Bitcoinu. Díky implementaci se Schnorrovými podpisy dojde k výraznému zlepšení z hlediska soukromí, škálovatelnosti, bezpečnosti a dalších aspektů. Tyto aktualizace mohou také zvýšit zájem o Lightning Network a podpořit, aby se multisig stal standardem v oboru.

Bez ohledu na vaši účast v bitcoinové komunitě ovlivní pravděpodobně přidané výhody v podobě lepšího soukromí, efektivity a bezpečnosti vaše zkušenosti s používáním sítě Bitcoin.