Wie das Taproot-Upgrade von Bitcoin die Technologie im gesamten Software-Stack von Bitcoin verbessert

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Das Taproot-Upgrade von Bitcoin ist (im Grunde genommen) ein Einstieg, da die Bitcoin-Stakeholder herausfinden, wie sie es am besten online stellen können.

Digitale Signaturen werden aus den privaten Schlüsseln erstellt, die Bitcoin-Geldbörsen steuern und zur Genehmigung von Transaktionen erforderlich sind. Taproot-Adressen verwenden Schnorr-Signaturen anstelle des aktuellen Signaturalgorithmus von Bitcoin, des digitalen Signaturalgorithmus für elliptische Kurven oder kurz ECDSA.

In Bezug auf Daten und Verarbeitung sind Schnorr-Signaturen kleiner und schneller als ECDSA-Signaturen und haben außerdem den zusätzlichen Vorteil, dass sie „linear“ sind. Dies bedeutet, dass auf Schnorr basierende Smart Contracts für Funktionen optimiert werden können, die ECDSA-Signaturen nicht können.

Diese Unterschiede haben Taproot zu einem mit Spannung erwarteten Upgrade gemacht, da Bitcoin den Datenschutz bei Transaktionen verbessern und leichtere und komplexere „intelligente Verträge“ (ein verschlüsselter Vertrag mit selbstausführenden Regeln) ermöglichen wird.

Die Verbesserungen an Werkzeugen und Codierungen, die Taproot mit sich bringt, werden weitgehend unter der Haube liegen und ein Segen für Entwickler sein. Regelmäßige Bitcoin-Benutzer profitieren jedoch auch von Verbesserungen der Benutzerfreundlichkeit, Leistung und des Datenschutzes bei Multisignatur- (Multisig-) Technologie, Datenschutzsoftware und sogar Skalierungstechnologien wie dem Lightning Network.

Ohne Taproot wäre das Anwenden der folgenden Upgrades auf diese Software entweder nicht möglich oder nicht so praktikabel.

MuSig2: Verbesserung der Privatsphäre und Effizienz von Multisig-Transaktionen

Bitcoin-Entwicklungszentrum Blockstream entwickelt mit MuSig2 eine neue Multisig-Software, mit der Multisig-Transaktionen effizienter, billiger und privater werden können.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Bitcoin-Wallets, für die nur eine einzige Signatur von einem privaten Schlüssel erforderlich ist, benötigen Multisig-Wallets mindestens zwei oder mehr Signaturen von verschiedenen privaten Schlüsseln, um eine Transaktion zu genehmigen. Die Idee ist, das Risiko einer Brieftasche auf mehrere Schlüssel und bei Bedarf auf mehrere Parteien zu verteilen.

Nach dem aktuellen Design mit ECDSA-Verträgen zeichnen Multisig-Transaktionen die Unterschrift jedes Multisig-Teilnehmers einzeln auf. Schnorr-Signaturen würden es ermöglichen, jede Signatur als eine Signatur in der Blockchain aufzuzeichnen, wodurch die Transaktionen leichter in Daten und damit billiger werden.

„[Taproot] Vorteile für Multisig-Wallets wie Blockstream Green, da die Verwendung von MuSig2 billiger und privater ist als aktuelle Multisig-Setups “, sagte der Blockstream-Forscher und angewandte Kryptograf Jonas Nick gegenüber CoinDesk.

Das Bitcoin-Upgrade erhöht auch das Limit für Unterzeichner, die eine Multisig-Brieftasche zulässt, von 15 auf eine „viel höhere Zahl“, sagte der Bitcoin-Entwickler Chris Belcher.

Schnorr-signaturbasierte Transaktionen sind privater, da dank sogenannter skriptloser Skripte alle Taproot-Transaktionen den gleichen digitalen Fußabdruck haben. Dies bedeutet, dass eine einzelne Signaturtransaktion und eine Multisig-Transaktion in der Blockchain nach den Regeln von Taproot gleich aussehen.

Diese Verbesserung des Datenschutzes wirkt sich auch auf andere Bereiche der Bitcoin-Entwicklung aus.

„MuSig2 verbessert auch die Effizienz von Mehrparteienverträgen wie Lightning Channels, CoinSwaps oder diskreten Protokollverträgen und verbessert die Privatsphäre des Routings im Lightning Network durch die Aktivierung von„ skriptlosen Skripten “. Dies bedeutet auch, dass die Anonymität der regulären Transaktionen zunimmt Größer, weil es für einen Blockchain-Beobachter genauso gut Teil eines Mehrparteienvertrags oder einer Multisig-Brieftasche sein könnte “, sagte Nick.

CoinSwap: Verschleierung gemischter Münztransaktionen

Alle von Nick genannten Softwareprodukte basieren auf Multisig-Wallets, um Marktteilnehmer an kryptografisch verstärkte Einsatzregeln zu binden, die als Smart Contracts bezeichnet werden.

Eines davon, das Datenschutzprotokoll CoinSwap, gilt allgemein als der beste Nachfolger von CoinJoin, der derzeit beliebtesten Software zum „Mischen“ von Bitcoins, um deren Transaktionsverlauf zu verschleiern.

Ein Nachteil der CoinSwap-Vorläufer, einschließlich CoinJoin, ist, dass sich solche Transaktionen deutlich von normalen Transaktionen unterscheiden. Dies erleichtert der Blockchain-Analyse die Ermittlung von CoinJoins in der Kette und verhindert so alle Datenschutzvorteile.

Laut Belcher wird das Taproot-Upgrade von Bitcoin dieses Problem beheben.

„Ein guter Vorteil von Taproot ist auch, dass es skriptlose Skripte ermöglicht. Wie Sie vielleicht wissen, hängen Protokolle wie Lightning Network und CoinSwap von sogenannten Hash-Time-Locked-Verträgen ab. Derzeit sind diese Verträge in der Blockchain sichtbar. Mit skriptlosen Skripten sehen diese Verträge genauso aus wie eine Taproot-Single-Sig-Transaktion. “

Point Time Lock-Verträge: Lightning privater machen

Wie Belcher betont, verwendet das Lightning Network von Bitcoin Hash Time Locked Contracts (HTLCs), um Transaktionen zu erleichtern. Schnorr Signatures würde jedoch den Weg für PTLCs (Point Time Lock Contracts) ebnen, eine Verbesserung gegenüber HTLCs, die privatere und effizientere Smart Contracts für Lightning ermöglichen.

Der Datenschutzgewinn ergibt sich aus einer Änderung der Art und Weise, wie Lightning Network-Knoten Transaktionen weiterleiten. Lightning-Transaktionen müssen direkt und Peer-to-Peer über sogenannte Zahlungskanäle gesendet werden. Andernfalls müssen Zahlungen ohne diese direkte Verbindung über Peers weitergeleitet werden, mit denen sowohl der Absender als auch der Empfänger verbunden sind.

Lightning Network-Knoten leiten Transaktionen weiter, indem sie einen Hash der Zahlung an jeden Knoten auf dem Pfad dieser Zahlung weiterleiten. PTLCs ändern diesen Hash, indem sie bei jedem Hop zufällige Informationen hinzufügen, um die Rückverfolgbarkeit der Zahlung für Parteien, die Blockchain-Überwachung durchführen, zu verringern.

Darüber hinaus werden PTLCs eine komplexere intelligente Vertragslogik ermöglichen, um beispiellose Blockchain-Treuhandbedingungen zu ermöglichen und Orakel zu verbessern. (Da eine Blockchain keine Daten außerhalb ihres Netzwerks verarbeiten kann, gibt ein Orakel diese Daten an sie weiter.)

"Technisch, [PTLCs] könnte heute mit ECDSA durchgeführt werden, hat aber nicht die gleiche nachgewiesene Sicherheit, und wenn es implementiert würde, müsste es erneuert werden, sobald wir Taproot erhalten “, sagte Ben Carman, Entwickler bei Suredbits, gegenüber CoinDesk.

Weitere Verbesserungen bei Taproot

Carman und seine Kollegen bei Suredbits haben an diskreten Protokollverträgen (Discrete Log Contracts, DLCs) gearbeitet, einer ziemlich neuen intelligenten Vertragslogik für Bitcoin, die nach ihrer heutigen Arbeit flexibler und benutzerfreundlicher sein wird, wenn das Taproot-Upgrade von Bitcoin beginnt.

Belcher teilte CoinDesk mit, dass Schnorr-Signaturen auch eine "Batch-Validierung" ermöglichen, bei der ein Bitcoin-Vollknoten "1.000 Taproot-Signaturen in fast derselben Zeit validieren kann, die für die Validierung einer Signatur erforderlich ist [ECDSA] Unterschrift." Diese Skalierungslösung würde die Zeit, die ein Knoten benötigt, um alle Signaturen in einem Block zu überprüfen, erheblich verkürzen.

Darüber hinaus könnte Taproot mithilfe von „Ringsignaturen“ nachweisen, dass Benutzer bestimmte Münzen besitzen, ohne den mit diesen Münzen verbundenen öffentlichen Schlüssel preisgeben zu müssen.

„Das bedeutet, dass jemand beweisen kann, dass er eine bestimmte Münze besitzt, ohne die genaue Münze preiszugeben. Zum Beispiel wäre es möglich zu beweisen, dass Sie mindestens 1 BTC (oder einen beliebigen Betrag) besitzen, indem Sie eine Ringsignatur über die gesamte Taproot durchführen [unspent transactions] mehr als 1 BTC wert, und doch zeigt es nicht wirklich, welches Ihnen gehört “, sagte Belcher.

Dies hat insbesondere Auswirkungen auf die Betreiber von Lightning Network-Knoten, die den Besitz von Zahlungskanälen nachweisen möchten, ohne die Privatsphäre zu beeinträchtigen.

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