Was ist Taproot und welche Vorteile bringt es für Bitcoin?

TL;DR

Taproot ist ein Upgrade für das Bitcoin-Netzwerk, das am 14. November 2021 implementiert wurde. Zusammen mit Schnorr-Signaturen ist Taproot eines der am meisten erwarteten technologischen Upgrades für Bitcoin seit der Einführung von SegWit. Das Ziel von Taproot besteht darin, die Funktionsweise der Bitcoin-Skripte zu ändern, um Datenschutz, Skalierbarkeit und Sicherheit zu verbessern. Dies und mehr wird durch die Kombination von Taproot mit einem zugehörigen Upgrade namens Schnorr-Signaturen ermöglicht.

Jeder, der mit der Kryptowährungs-Community vertraut ist, weiß, dass Datenschutz, Skalierbarkeit und Sicherheit wichtige Anliegen sind. Obwohl Bitcoin die beliebteste Kryptowährung der Welt ist, müssen diese Probleme noch angegangen werden. Taproot möchte genau das tun.

Einführung

Bitcoin hat seine Höhen und Tiefen erlebt, aber es hat sich als der Anker erwiesen, der die Kryptowelt auf einem festen Stand hält. Unabhängig von den Problemen, die im Laufe der Jahre aufgetaucht sind, wie dem Mt. Gox-Hack oder den berüchtigten Bitcoin-Hard Forks, steht die Krypto-Community hinter Bitcoin.

Es gibt jedoch bestimmte Probleme, die nicht übersehen werden dürfen – eines der größten ist das der Privatsphäre. Da es sich bei Bitcoin um eine öffentliche Blockchain handelt, kann jeder die im Netzwerk stattfindenden Transaktionen überwachen. Für einige ist das ein großes Problem.

Es ist möglich, Ihre Anonymität durch Techniken wie Coin-Mixing und CoinJoins zu erhöhen. Leider macht Bitcoin jedoch keines davon zu einer privaten Währung. Das gilt zwar auch nicht für Taproot, aber es könnte dazu beitragen, die Anonymität im Netzwerk zu erhöhen.

Das Taproot-Upgrade wurde allgemein als wichtiger erster Schritt zur Lösung des Mangels an Privatsphäre bei Bitcoin und anderer damit zusammenhängender Probleme erwartet. Am 14. November 2021 wurde Taproot nach Zustimmung von Minern auf der ganzen Welt im Bitcoin-Netzwerk aktiviert. Aber was ist Taproot und welchen Nutzen kann es für Bitcoin haben? Lass uns eintauchen.

Die Grenzen des Bitcoin-Netzwerks

Obwohl es sich um die erste und beliebteste Kryptowährung handelt, die geschaffen wurde, weist das Netzwerk von Bitcoin in bestimmten Bereichen seine Mängel auf, beispielsweise in der langsamen Transaktionsgeschwindigkeit. Bitcoin wurde ursprünglich für die Verarbeitung von 7 Transaktionen pro Sekunde entwickelt, doch mit zunehmender Beliebtheit des Netzwerks und zunehmender Nutzerzahl stiegen auch die Transaktionsgeschwindigkeit und die Gebühren. Die durchschnittlichen Transaktionsgebühren des Bitcoin-Netzwerks erreichten im Jahr 2021 nach dem rasanten Preisanstieg der Münze ein Allzeithoch von etwa 60 US-Dollar. Die hohen Gebühren und die langsame Transaktionsgeschwindigkeit sollen die Entwicklung des Bitcoin-Netzwerks bremsen. Um die Transaktionskapazität zu erhöhen, haben Entwickler 2017 das Segregated Witness (SegWit)-Upgrade implementiert, um mehr Transaktionen in einem Block unterzubringen. Dennoch scheinen die hohen Gebühren vorherrschend zu sein.

Eine weitere Einschränkung war die Privatsphäre. Während in seinem Whitepaper dargelegt wurde, dass Bitcoin-Transaktionen privat sind, sind alle Transaktionsdetails im Bitcoin-Netzwerk sichtbar. Das bedeutet, dass Sie potenziell die gesamte Kaufhistorie einer Person erfahren können, indem Sie deren Bitcoin-Adresse nachschlagen.

Um die Einschränkungen zu überwinden, führt Bitcoin von Zeit zu Zeit Upgrades seines Netzwerks durch. Allerdings ist die Änderung des Bitcoin-Netzwerks aufgrund seiner dezentralen Natur eine Herausforderung. Es gibt keine einzelne Person, die darüber entscheidet, welche Änderungen umgesetzt werden sollen und welche nicht, sondern eine Gemeinschaftsentscheidung durch Konsens.

Was ist das Bitcoin Taproot-Upgrade?

Taproot ist ein Soft Fork, der die Skripte von Bitcoin verbessert, um den Datenschutz, die Effizienz und die Fähigkeit des Netzwerks zur Verarbeitung intelligenter Verträge zu erhöhen. Es gilt als das bedeutendste Bitcoin-Upgrade seit dem SegWit-Upgrade im Jahr 2017.

Das Taproot-Upgrade besteht aus drei verschiedenen Bitcoin Improvement Proposals (BIP), darunter Taproot, Tapscript und seinem Kern – dem neuen digitalen Signaturschema namens Schnorr-Signaturen. Taproot zielt darauf ab, Bitcoin-Benutzern mehrere Vorteile zu bieten, wie zum Beispiel eine verbesserte Privatsphäre bei Transaktionen und niedrigere Transaktionsgebühren. Es wird Bitcoin auch in die Lage versetzen, komplexere Transaktionen auszuführen und möglicherweise seine Anwendungsfälle zu erweitern, um mit Ethereum zu konkurrieren, insbesondere in Bezug auf Smart-Contract-Funktionen und die Unterstützung von Decentralized Finance (DeFi) und nicht fungiblen Token (NFT) im Netzwerk.

Der Taproot-Vorschlag wurde erstmals im Januar 2018 vom Bitcoin-Core-Entwickler Greg Maxwell vorgestellt. Im Oktober 2020 wurde Taproot nach einem von Pieter Wuille erstellten Pull-Request mit der Bitcoin-Core-Bibliothek zusammengeführt. Damit das Upgrade vollständig bereitgestellt werden konnte, mussten die Knotenbetreiber die neuen Konsensregeln von Taproot übernehmen. Es erhielt schließlich die Unterstützung von 90 % der Bergleute und wurde am 14. November 2021 auf Block 709.632 offiziell aktiviert.

Wie funktioniert Taproot?

Es gibt 3 BIP, die zusammenarbeiten, um das Taproot-Upgrade zu erreichen. Jeder BIP beeinflusst und ergänzt den anderen auf unterschiedliche Weise.

Schnorr Signatures (BIP340)

Schnorr-Signaturen ermöglichen eine schnellere und sicherere Möglichkeit, Transaktionen im Bitcoin-Netzwerk zu validieren. Es besteht aus einem kryptografischen Signaturschema, das von Claus Schnorr – einem deutschen Mathematiker und Kryptographen – entwickelt wurde. Obwohl Schnorr seinen Algorithmus viele Jahre lang durch ein Patent schützen ließ, lief das Patent offiziell im Jahr 2008 aus. Neben einer Reihe von Vorteilen sind Schnorr-Signaturen vor allem für ihre Einfachheit und Effizienz bei der Generierung von Kurzsignaturen bekannt.

Das von Satoshi Nakamoto (dem Erfinder von Bitcoin) übernommene Signaturschema war der Elliptic Curve Digital Signature Algorithm (ECDSA). Die Wahl von ECDSA gegenüber dem Schnorr-Signaturalgorithmus beruhte auf der Tatsache, dass dieser bereits weit verbreitet, gut verstanden, sicher, kompakt und Open Source war.

Die Entwicklung des Schnorr Digital Signature Scheme (SDSS) könnte jedoch der Ausgangspunkt einer neuen Generation von Signaturen für Bitcoin und andere Blockchain-Netzwerke sein.

Einer der Hauptvorteile von Schnorr-Signaturen besteht darin, dass sie in einer komplexen Bitcoin-Transaktion mehrere Schlüssel verwenden und eine einzige eindeutige Signatur erstellen können. Dies bedeutet, dass die Signaturen mehrerer an der Transaktion beteiligter Parteien zu einer einzigen Schnorr-Signatur „zusammengeführt“ werden können. Dies wird als Signaturaggregation bezeichnet.

Tatsächlich ermöglicht Taproot es, die Tatsache zu verbergen, dass überhaupt ein Bitcoin-Skript ausgeführt wurde. Wenn Sie beispielsweise Bitcoin mit Taproot ausgeben, kann dies dazu führen, dass eine Transaktion in einem Lightning Network-Kanal, eine Peer-to-Peer-Transaktion oder ein hochentwickelter Smart Contract nicht mehr zu unterscheiden ist. Jeder, der eine dieser Transaktionen überwacht, würde nichts anderes als eine Peer-to-Peer-Transaktion sehen. Es ist jedoch erwähnenswert, dass dies nichts an der Tatsache ändert, dass die Wallets des ursprünglichen Absenders und des endgültigen Empfängers offengelegt werden.

Pfahlwurzel (BIP341)

Taproot ist der Name des Taproot-Upgrades. Es baut auf dem SegWit-Upgrade im Jahr 2017 auf und nutzt den Merkelized Alternative Script Tree (MAST), um die Menge der Transaktionsdaten auf der Bitcoin-Blockchain zu skalieren.

Transaktionen im Bitcoin-Netzwerk werden durch öffentliche und private Schlüssel geschützt. Um den digitalen Vermögenswert in einer Wallet auszugeben, muss der Spender eine Unterschrift vorlegen, um nachzuweisen, dass er der wahre Eigentümer ist, bevor er die Münze übertragen kann. Abgesehen von Einzelsignatur-Transaktionen können Geldgeber auch verschiedene Funktionen nutzen, um Bitcoin-Transaktionen komplexer zu gestalten, darunter die Freigabe von Zeitsperren, Anforderungen an mehrere Signaturen (Multisig) und andere.

Allerdings erfordern diese komplexen Multi-Signatur-Transaktionen mehrere Eingaben und Signaturen zur Überprüfung, wodurch eine große Datenmenge zur Blockchain hinzugefügt und die Transaktionsgeschwindigkeit verringert wird. Gleichzeitig werden die Transaktionsinformationen automatisch auf der Blockchain offengelegt, wodurch möglicherweise sensible Daten über die Adressinhaber offengelegt werden.

Nach der Integration von MAST kann die Anzahl der erforderlichen Skripte und Überprüfungen reduziert werden, da eine einzelne MAST-Transaktion mehrere Skripte darstellen kann. Wenn also eine komplexe Bitcoin-Transaktion an MAST gesendet wird, ist der Merkle-Baum für die Verarbeitung von Transaktionen nicht erforderlich. Anstelle der vollständigen Details ermöglicht MAST nur die Übermittlung der ausgeführten Bedingungen der Transaktion an die Blockchain. Dadurch kann das zur Speicherung im Netzwerk erforderliche Datenvolumen drastisch reduziert werden. Es sorgt nicht nur für eine größere Skalierbarkeit und höhere Effizienz der Bitcoin-Blockchain, sondern bietet auch mehr Privatsphäre für Bitcoin-Benutzer.

Tapscript (BIP342)

Tapscript ist ein Upgrade der Programmiersprache für Bitcoin Script, um Platz für die beiden anderen BIPs zu schaffen. Es handelt sich um eine Sammlung von Opcodes, Transaktionsanweisungen, mit denen angegeben wird, wie ausgeführt werden soll. Mit mehr verfügbarem Platz in den Blöcken wird erwartet, dass es mehr Flexibilität für neue Funktionen bietet und möglicherweise dazu beitragen kann, dass das Bitcoin-Netzwerk in Zukunft intelligente Verträge unterstützt und erstellt.

Wie profitiert Bitcoin von Taproot?

Wie wir bereits besprochen haben, hat Taproot den Datenschutz von Bitcoin erheblich verbessert und seine Anwendungsfälle erweitert. Weitere potenzielle Vorteile sind:

1. Verbessern Sie die Skalierbarkeit des Netzwerks, indem Sie die Menge der zu übertragenden und in der Blockchain zu speichernden Daten reduzieren.

2. Mehr Transaktionen pro Block (höhere TPS-Rate);

3. Niedrigere Transaktionsgebühren.

Ein weiterer Vorteil von Taproot ist die Tatsache, dass Signaturen nicht mehr formbar sind, was ein bekanntes Sicherheitsrisiko im Bitcoin-Netzwerk darstellt. Einfach ausgedrückt bedeutet Signaturformbarkeit, dass es technisch möglich ist, die Signatur einer Transaktion zu ändern, bevor sie bestätigt wird. Dadurch würde der Angriff den Anschein erwecken, als ob die Transaktion nie stattgefunden hätte. Dadurch ist Bitcoin dem berüchtigten Problem der doppelten Ausgaben ausgesetzt, das die Integrität des verteilten Hauptbuchs zerstören könnte.

Warum ist das Taproot-Upgrade wichtig?

Es wird erwartet, dass die Aktivierung von Taproot die Funktionalität des Bitcoin-Netzwerks steigert, um schnelle und zuverlässige Transaktionen zu ermöglichen. Vor Taproot befand sich das Bitcoin-Protokoll noch in der Entwicklung der Schicht 1, während andere wie Ethereum bereits einen Vorsprung bei Schicht 2 und DApps hatten. Nach dem Upgrade eröffnet Bitcoin den Weg zur Bereitstellung intelligenter Verträge und erweitert möglicherweise seine Anwendungsfälle, um die trendigen NFT- und DeFi-Märkte in der Zukunft abzudecken.

Da das Bitcoin-Netzwerk mit niedrigeren Gebühren effizienter wird, könnte es Anreize für mehr Transaktionen und eine breitere Akzeptanz bieten. Darüber hinaus können Benutzer ihre Privatsphäre bei Transaktionen wahren, wodurch BTC gegenüber anderen Privacy Coins auf dem Markt wettbewerbsfähiger wird.

Abschließende Gedanken

Taproot ist ein mit Spannung erwartetes und weithin unterstütztes Upgrade von Bitcoin. Durch die Implementierung zusammen mit Schnorr-Signaturen sehen wir erhebliche Verbesserungen in Bezug auf Datenschutz, Skalierbarkeit, Sicherheit und mehr. Diese Upgrades können auch mehr Interesse am Lightning Network wecken und Multisig dazu ermutigen, mehr zu einem Industriestandard zu werden.

Unabhängig von Ihrem Engagement in der Bitcoin-Community werden sich die zusätzlichen Vorteile einer verbesserten Privatsphäre, Effizienz und Sicherheit wahrscheinlich auf Ihre Erfahrung mit Bitcoin auswirken.