Bản nâng cấp Taproot của Bitcoin (về cơ bản) là một bước tiến khi các bên liên quan đến Bitcoin tìm ra cách tốt nhất để đưa nó lên mạng.
Chữ ký điện tử được tạo ra từ các khóa riêng kiểm soát ví bitcoin và được yêu cầu để phê duyệt các giao dịch. Các địa chỉ taproot sẽ sử dụng chữ ký Schnorr, thay vì thuật toán chữ ký hiện tại của Bitcoin, thuật toán chữ ký số theo đường cong elliptic, viết tắt là ECDSA.
Về mặt dữ liệu và xử lý, chữ ký Schnorr nhỏ hơn và nhanh hơn chữ ký ECDSA và cũng có thêm lợi ích là “tuyến tính”, có nghĩa là các hợp đồng thông minh dựa trên Schnorr có thể được tối ưu hóa cho các chức năng mà chữ ký ECDSA không thể.
Những khác biệt này đã khiến Taproot trở thành một bản nâng cấp rất được mong đợi vì nó sẽ giúp Bitcoin tăng cường quyền riêng tư trong giao dịch và cho phép tạo ra các “hợp đồng thông minh” nhẹ và phức tạp hơn (một hợp đồng được mã hóa với các quy tắc tự thực thi).
Những cải tiến về công cụ và mã hóa mà Taproot mang lại sẽ chủ yếu nằm ở phần lớn và sẽ là một lợi ích cho các nhà phát triển. Tuy nhiên, người dùng Bitcoin thông thường cũng sẽ được hưởng lợi từ các cải tiến về khả năng sử dụng, hiệu suất và quyền riêng tư đối với công nghệ đa chữ ký (multisig), phần mềm bảo mật và thậm chí cả công nghệ mở rộng như Lightning Network.
Nếu không có Taproot, việc áp dụng các nâng cấp sau cho các phần mềm này sẽ không thể thực hiện được hoặc không khả thi.
MuSig2: Tăng cường quyền riêng tư và hiệu quả của các giao dịch multisig
Trung tâm phát triển Bitcoin Blockstream đang phát triển một phần mềm multisig mới, MuSig2, sẽ giúp các giao dịch multisig hiệu quả hơn, rẻ hơn và riêng tư hơn.
Không giống như các ví Bitcoin thông thường, chỉ yêu cầu một chữ ký duy nhất từ khóa cá nhân, ví multisig yêu cầu ít nhất hai hoặc nhiều chữ ký từ các khóa riêng khác nhau để phê duyệt giao dịch. Ý tưởng là phân phối rủi ro về ví giữa nhiều khóa và nếu cần, nhiều bên.
Theo thiết kế hiện tại với các hợp đồng ECDSA, các giao dịch multisig ghi lại chữ ký của từng người tham gia multisig riêng lẻ. Chữ ký Schnorr sẽ cho phép mỗi chữ ký được ghi lại thành một chữ ký trên blockchain, làm cho các giao dịch có dữ liệu nhẹ hơn và do đó rẻ hơn.
“[Taproot] mang lại lợi ích cho các ví multisig như Blockstream Green vì sử dụng MuSig2 rẻ hơn và riêng tư hơn so với các thiết lập multisig hiện tại, ”nhà nghiên cứu Blockstream và nhà mật mã học ứng dụng Jonas Nick nói với CoinDesk.
Nhà phát triển Bitcoin Chris Belcher cho biết, việc nâng cấp Bitcoin cũng sẽ nâng giới hạn người ký mà ví multisig cho phép từ 15 lên “con số cao hơn nhiều”.
Các giao dịch dựa trên chữ ký Schnorr mang tính riêng tư hơn vì nhờ cái gọi là tập lệnh không có script, tất cả các giao dịch Taproot đều có cùng dấu chân kỹ thuật số. Điều đó có nghĩa là một giao dịch chữ ký đơn và một giao dịch nhiều chữ ký trông giống nhau trên blockchain theo các quy tắc của Taproot.
Cải tiến quyền riêng tư này cũng tràn sang các lĩnh vực phát triển khác của Bitcoin.
“MuSig2 cũng cải thiện hiệu quả của các hợp đồng nhiều bên như Lightning Channels, CoinSwaps hoặc các hợp đồng nhật ký rời rạc và cải thiện tính riêng tư của việc định tuyến trong Lightning Network bằng cách bật ‘scriptless script’. Điều này cũng có nghĩa là tập hợp ẩn danh của các giao dịch thông thường sẽ trở nên lớn hơn bởi vì, đối với một nhà quan sát blockchain, nó cũng có thể là một phần của hợp đồng nhiều bên hoặc ví đa ký hiệu, ”Nick nói.
CoinSwap: Ngụy trang các giao dịch tiền xu hỗn hợp
Tất cả các phần mềm mà Nick tham chiếu đều dựa vào ví multisig để ràng buộc những người tham gia thị trường trong các quy tắc tương tác được củng cố bằng mật mã được gọi là hợp đồng thông minh.
Một trong số đó, giao thức bảo mật CoinSwap, được nhiều người coi là kế thừa tốt nhất cho CoinJoin, hiện là phần mềm phổ biến nhất để “trộn” bitcoin nhằm che khuất lịch sử giao dịch của họ.
Một thiếu sót của các tiền thân của CoinSwap bao gồm CoinJoin là các giao dịch như vậy hiển thị là khác biệt rõ ràng so với các giao dịch bình thường. Điều này giúp phân tích blockchain dễ dàng hơn để xác định CoinJoins trên chuỗi, cản trở bất kỳ lợi ích riêng tư nào.
Theo Belcher, bản nâng cấp Taproot của Bitcoin sẽ khắc phục sự cố này.
“Một lợi ích tốt của Taproot là nó cho phép các tập lệnh không có script. Như bạn có thể biết, các giao thức như Lightning Network và CoinSwap phụ thuộc vào cái gọi là hợp đồng bị khóa thời gian băm. Hiện tại các hợp đồng này có thể nhìn thấy trên blockchain. Điều mà các tập lệnh không có script cho phép là các hợp đồng đó cũng trông giống hệt như một giao dịch Taproot single-sig. ”
Hợp đồng khóa thời gian điểm: Làm cho Lightning trở nên riêng tư hơn
Như Belcher đã chỉ ra, Lightning Network của Bitcoin sử dụng các hợp đồng khóa theo thời gian băm (HTLC) để tạo thuận lợi cho các giao dịch. Nhưng Schnorr Signatures sẽ mở đường cho các hợp đồng khóa thời gian điểm (PTLC), một cải tiến trên HTLC cho phép các hợp đồng thông minh riêng tư và hiệu quả hơn cho Lightning.
Lợi ích về quyền riêng tư đến từ việc sửa đổi cách các nút Lightning Network “định tuyến” các giao dịch. Các giao dịch chớp nhoáng phải được gửi trực tiếp và ngang hàng trên cái được gọi là “kênh thanh toán”. Nếu không, thiếu kết nối trực tiếp này, các khoản thanh toán phải được chuyển qua các đồng nghiệp mà cả người gửi và người nhận đều được kết nối.
Các nút Lightning Network định tuyến các giao dịch bằng cách chuyển một hàm băm của khoản thanh toán cho mỗi nút trên đường dẫn của khoản thanh toán đó. Các PTLC thay đổi hàm băm này bằng cách thêm thông tin ngẫu nhiên vào mỗi bước để làm cho khoản thanh toán ít bị theo dõi hơn đối với bất kỳ bên nào thực hiện giám sát blockchain.
Ngoài ra, các PTLC sẽ cho phép logic hợp đồng thông minh phức tạp hơn để tạo điều kiện cho các điều kiện ký quỹ blockchain chưa từng có và để cải thiện các phép tắc. (Vì một blockchain không thể xử lý dữ liệu bên ngoài mạng của nó, nên một nhà tiên tri sẽ cung cấp dữ liệu này cho nó.)
“Về mặt kỹ thuật, [PTLCs] có thể được thực hiện ngay hôm nay với ECDSA nhưng nó không có cùng tính bảo mật đã được chứng minh và nếu nó được triển khai, nó sẽ phải được làm lại khi chúng tôi có Taproot, ”Ben Carman, một nhà phát triển tại Suredbits, nói với CoinDesk.
Các cải tiến khác của Taproot
Carman và các đồng nghiệp của ông tại Suredbits đã làm việc trên các hợp đồng nhật ký rời rạc (DLC), một logic hợp đồng thông minh khá mới cho Bitcoin, trong khi hoạt động ngày nay, sẽ linh hoạt hơn và dễ sử dụng hơn khi bản nâng cấp Taproot của Bitcoin bắt đầu.
Belcher nói với CoinDesk rằng chữ ký Schnorr cũng sẽ cho phép “xác thực theo đợt”, trong đó một nút đầy đủ Bitcoin có thể “xác thực 1.000 chữ ký Taproot trong gần như cùng thời gian để xác thực một [ECDSA] Chữ ký.” Giải pháp chia tỷ lệ này sẽ tăng tốc đáng kể thời gian một nút xác minh tất cả các chữ ký trong một khối.
Ngoài ra, Taproot có thể sử dụng “chữ ký vòng” để cung cấp cho người dùng khả năng chứng minh họ sở hữu một số đồng tiền nhất định mà không cần phải tiết lộ khóa công khai liên quan đến các đồng tiền đó.
“Điều đó có nghĩa là ai đó có thể chứng minh rằng họ sở hữu một đồng xu nhất định mà không cần tiết lộ đồng xu chính xác nào. Ví dụ: có thể chứng minh bạn sở hữu ít nhất 1 BTC (hoặc bất kỳ số tiền nào) bằng cách thực hiện chữ ký vòng trên tất cả Taproot [unspent transactions] trị giá hơn 1 BTC nhưng nó không thực sự tiết lộ cái nào là của bạn, ”Belcher nói.
Điều này có ý nghĩa đặc biệt đối với các nhà khai thác nút Lightning Network muốn chứng minh quyền sở hữu kênh thanh toán mà không phải hy sinh quyền riêng tư.
