حریم خصوصی یکی از مهمترین موضوعات در زمینه بلاک چین و بیت کوین است. در این مقاله ، درمورد آینده حریم خصوصی و مقیاس پذیری بیت کوین با Taproot بحث خواهیم کرد.
مقدمه اي بر تپ روت
همانطور که می دانیم بلاکچین بیت کوین به صورت عمومی قابل دسترس است .و تراکنش های تمام کاربران در آن ذخیره می شود. در واقع ، در بیت کوین ، کاربران ناشناس نیستند بلکه نام مستعار دارند. اگر اقدامات امنیتی درست انجام نشود ، به راحتی قابل تشخیص هستند.
ابتکارات بی شماری برای افزایش تضمین حریم خصوصی نام مستعار بیت کوین در حال انجام است. کارآیی و حریم خصوصی بیت کوین سال ها مورد توجه جامعه بوده است. و پیش از این با نوآوری هایی مانند SegWit ، Stonewall و Chaumian CoinJoins گام های قابل توجهی برداشته شده است.
معرفی تپ روت
تپ روت در ابتدا توسط توسعه دهنده و رمزنگار بیت کوین ، گرگوری مکسول(Gregory Maxwell) ، در ژانویه 2018 پیشنهاد شد. Taproot با حفظ حريم خصوصي در انجام تراکنش هاي استاندارد و پیشرفته ، قابلیتهاي قرارداد هوشمند بیت کوین را گسترش می دهد. این بروزرسانی با چندین طرح توسعه پیشنهادی دیگر از جمله Schnorr ، Graftroot و MAST همزمان ارائه شد.برخی از توسعه دهندگان بیت کوین در حال حاضر بر روی طرحی برای ادغام Schnorr و Taproot به عنوان یک پروتکل بهبود حريم خصوصي کار می کنند.
اساساً ، Taproot نوعی MAST پیشرفته تر است. که با استفاده از یک “ترفند” امکان ایجاد شرايط چندامضایی که در ظاهر یکی به نظر می رسد را فراهم می کند.
Taproot برای افزایش قابلیت انعطاف پذیری بیت کوین ، بهبود عملکرد قراردادهای هوشمند و بهبود حریم خصوصی با ایجاد یکسان به نظر رسیدن همه تراکنش ها برای ناظران بلاکچین خارجی طراحی شده است.
براي درک Taproot ابتدا به ارزیابی چند روش انجام تراکنش ها در شبکه بیت کوین مي پردازيم:
P2SH(pay to script hash) :
همه بیت کوین ها اساساً در اسکریپت ها “قفل شده اند”. اسکريپتها چند خط کد جاسازی شده در یک تراکنش موجود در بلاکچین است . که چگونگی خرج کردن سکه ها را در تراکنش بعدی تعریف می کند. یکی از شرایط خرج کردن معمولاً شامل تهیه امضا برای اثبات مالکیت سکه ها است. اما شرایط دیگری شامل زمان بندی (سکه ها فقط پس از یک ارتفاع یا تاریخ خاص از بلوک می توانند خرج شوند) یا چند امضایی شود. (سکه ها فقط درصورتی می توانند خرج شوند که تعدادی از کلیدهای خصوصی امضا ارائه دهند).برای ایجاد انواع پیچیده قراردادهای هوشمند می توان شرایط مختلفی را ترکيب کرد.
در روش P2SH سکه ها در یک قرارداد بیت کوین حاوی اسکریپت قفل می شوند. اسکريپت ها شرایط خاصی را که باید برای خرج کردن سکه توسط مالک نیاز باشد ، تعریف می کند. به عنوان مثال ، تراکنش هاي استاندارد نیاز به تولید یک کلید خصوصی دارند تا بررسی کند که سکه ها می توانند خرج شوند. با این حال ، تراکنش هاي پیشرفته تری مانند تراکنش هاي چند امضايي نیاز دارند که تعداد خاصي (threshold)از اعضاي گروه قبل از ارسال ، تراکنش را امضا کند. بنابراین ، اگر آلیس ، باب و چارلی بخشی از یک تراکنش چند امضايي باشند .برای خرج مقدار X بیت کوین ، یک اسکریپت چند امضايي P2SH حداقل 2 تا از 3 شرکت کننده برای امضای تراکنش را نیاز دارد.
شرایط تعريف شده در اسکریپت P2SH به صورت هش در بلاک چین ذخیره می شود. با این وجود ، پس از خرج سکه ، تمام شرایط برای شبکه آشکار می شود .در ابتدا فقط یک هش از اسکریپت در زنجیره بلوک وجود دارد. این عدد به ظاهر درهم و برهم و تصادفی سکه ها را نگه می دارد. وقتی مالک سکه ها را خرج می کند ، همزمان همه اسکریپت و همچنین “شرط ها” را فاش می کند. هر کسی می تواند از هش اولیه استفاده کند. تا بررسی کند که اسکریپت ارائه شده در واقع اسکریپت اصلی قفل کننده سکه ها بوده و بلافاصله می تواند نتیجه بگیرد که نیازمندیهای اسکریپت برآورده شده است.
مشکلات P2SH
اول ، به خاطر تعريف شرايط ، دادها سنگین مي شود. به خصوص اگر شرایط زیادی وجود داشته باشد. همچنين شرایط متعدد همچنین می تواند منجر به تراکنش هاي سنگین تر شده و مقیاس پذیری را کاهش دهد.
دوم ، حریم خصوصی مي تواند نقض شود.زیرا همه کیف پول های بیت کوین شامل عملکردهایی مانند قراردادهای قفل چند امضايي و زمان قفل نیستند. بنابراین ، ناظران می توانند با حذف کیف پول هایی که از شرایط پیشرفته برنامه نویسی P2SH برخوردار نیستند ، نوع اصلی کیف پول را شناسايي کنند.
MAST (درخت نحو انتزاعی مرکلیزه شده) Merkelized Abstract Syntax Tree
به مجموعه اسکریپت ها و نحوه تلفیق و چیده شدن آنها با هم MAST (درخت نحو انتزاعی مرکلیزه) گفته می شود.MAST برای بهبود P2SH با پنهان کردن شرایط اسکریپت برای یک تراکنش طراحی شده است. MAST شرایط اسکریپت تراکنش را پنهان می کند و تنها اولین شرط تحقق یافته را نشان می دهد . MAST از درخت مرکل استفاده می کند تا هرکدام از شرایط اسکریپت را هش کند نه اینکه کل شرایط را هش کند. با این کار ، یک مسیر Merkle می تواند تأیید کند که یک شرط معتبر بدون آشکار کردن سایر شرایط اسکریپت نویسی انجام شده است.
در مثال آلیس ، باب و چارلی. اگر P2SH شامل هر دو شرط چند امضايي و قفل زماني باشد ، فقط شرطی که ابتدا برآورده می شود آشکار می شود. اگر آلیس و باب تراکنش را امضا کنند ، یک ناظر می تواند تأیید کند که شرط چند امضايي برآورده شده است . اما آنها نمی دانند که P2SH همچنین دارای شرط قفل زماني هم است.
امضاي اشنور (Schnorr) چيست؟
سبك جدیدی از امضاهای رمزنگاری ، امضاهای Schnorr است. این نوع امضا مزایای زیادی را برای شبکه به همراه دارد . به ویژه برای کسانی که از تراکنش هاي پیچیده قرارداد هوشمند استفاده می کنند.
در حال حاضر ، از امضاهای Elliptic Curve Digital Signature Algorithm (ECDSA) برای امضای تراکنش هاي بلاکچین بیت کوین استفاده می شود. که معمولاً حدود 72 بایت هستند.در حالی که امضای Schnorr بیش از 64 بایت نیست. در زمان ظهور بیت کوین ، امضاهای Schnorr در کتابخانه های رمزنگاری رایج در دسترس نبوده .و تا مدتی قبل از انتشار وايت پيپر بیت کوین توسط حق ثبت اختراع ایالات متحده محافظت می شد. برخی می گویند اگر در دسترس بود ، ساتوشی امضای Schnorr را انتخاب می كرد.
Schnorr یک نسخه ارتقا قابل توجه برای بیت کوین است که با SegWit رقابت می کند. بروزرسانی ها معمولا با اختلاف و تأخیر همراه است. اما از Schnorr پشتیبانی و استقبال خوبي شده است. طرح امضای Schnorr مدت هاست که در لیست علاقه مندی بسیاری از توسعه دهندگان بیت کوین قرار دارد .و در حال حاضر در دست توسعه است تا به عنوان یک نسخه ارتقا برای پروتکل سافت فورک استفاده شود. بسیاری از رمزنگاران ، طرح امضای Schnorr را بهترین امضا در این زمینه می دانند. زیرا ویژگی های ریاضی آن سطح بالایی از صحت را ارائه می دهد . از انعطاف پذیری رنج نمی برد و تأیید آن نسبتاً سریع است.
ریاضیات خطی به کار رفته در Schnorr به عنوان شناخته شده ترین مزیت آن در زمینه بیت کوین ، تجميع امضا را امکان پذیر می کند. چندین امضا در یک تراکنش را می توان در یکجا ترکیب کرد. که می تواند در تراکنش های چند امضایی اعمال شود. با ترکیب کلیدهای عمومی و امضاها در “کلیدهای عمومی آستانه” و “امضای آستانه” ، یک تراکنش چند امضایی قابل تفکیک از هر تراکنش عادی است.این همان چیزی است که Taproot را قدرتمند می سازد.
Schnorr و Taproot
امضاهای Schorr تجميع امضا را از طریق Taproot امکان پذیر می کند . چندین کلید خصوصی را در یک “کلید خصوصی اصلی” واحد ترکیب می کند که می تواند تراکنشها را امضا کند. این تجميع باعث کاهش هزینه های تراکنش ، کاهش هزینه های عملیاتی گره و ایجاد مقیاس پذیری بیشتر می شود.که این ويژگي باعث می شود Taproot مخصوصاً برای سیستم عامل هایی که از قراردادهای هوشمند پیچیده ای استفاده می کنند . مانند صرافی هایی که به کیف پول های چند امضايي متکی هستند ، مفید واقع شود.
مزیت اصلی امضاهای Schnorr توانایی آنها در تجمیع تراکنشها در یک تراکنش واحد است. به جای ورودی هایی که به امضاهای منفرد احتیاج دارند . امضای چندین تراکنش را می توان در یک تراکنش با یک امضای مشترک واحد ادغام کرد.
با استفاده از ترفندی به نام امضای آستانه(threshold signatures) هنگامی که Schnorr در تراکنش هاي چند امضايي اعمال می شود. شرکت کنندگان در چند امضايي می توانند امضاها و کلیدهای عمومی خود را با هم تجميع کنند. تا سکه ها را مانند هر تراکنش استاندارد خرج کنند. Taproot نوآوری است که MAST را با این مفهوم به کار مي گيرد.
اساساً ، آنها می توانند اعتبار شرایط اسکریپت تراکنش چندامضايي را اثبات کنند.بدون اینکه در تراکنش تجميع Schnorr نشان دهند که تراکنش آنها دارای شرایط پیچیده اسکریپت نویسی است. در نتیجه ، یک تراکنش پیشرفته (چند امضايي) می تواند در یک امضای Schnorr تجميع شده و به عنوان یک تراکنش معمولی پنهان شود ، بدون اینکه مسیر مرکل MAST را افشا کند. علاوه بر این ، تراکنش نشان نمی دهد که حاوی یک ساختار MAST است.
گامی به سوی حفظ حریم خصوصی
برای کاربران بیت کوین که نگران امنيت آن هستند ، Taproot یک گام مهم افزایشی در جهت حفظ حریم خصوصی است.
اگرچه این به روزرسانی خاص حریم خصوصی نیست ، اما باعث بهبود قابلیت انعطاف پذیری بیت کوین می شود . با استفاده از Taproot ، تمام پرداخت ها یکسان به نظر می رسند .و هیچ تمایزی از پرداختی که به یک آدرس عمومی ارسال می شود یا یک آدرس قرارداد هوشمند را نمی توان تشخیص داد.
Taproot یک سافت فورک است که اسکریپت های بیت کوین را برای افزایش حریم خصوصی و بهبود سایر عوامل مرتبط با تراکنشهاي پیچیده بهبود می بخشد.
تپ روت چه تغييراتي را براي بيت کوين ارائه مي کند؟
- مهمترین نوآوری معرفی امضاهای Schnorr است . که به شما امکان می دهد چندین تراکنش دیگر در یک تراکنش ثبت شود . بنابراین پهنای باند شبکه بیت کوین افزایش می یابد. حريم خصوصي مشارکت کنندگان در شبکه نیز افزایش خواهد یافت.
- Schnorr یک الگوریتم امضای تراکنش جدید است ، که بر اساس آخرین پیشرفت های علمی در ریاضیات ساخته شده است. می توان از آن برای ترکيب کردن کلیدهای عمومی و تراکنش هاي چندامضايي در یک کلید عمومی و یک امضا یا بالعکس استفاده کرد.
- نوآوری دوم ، افزودن قابلیت های جدید برای کار با قراردادهای هوشمند در شبکه بیت کوین است. که از قابلیت های امضای Schnor استفاده می کند. لازم به ذکر است که قراردادهای هوشمند در شبکه بیت کوین از سال 2012 به صورت MAST (درخت مرکب زده انتزاعی درخت) و P2SH (پرداخت به اسکریپت هش) وجود دارد. که اجازه می دهد قوانین تأیید اضافی به زنجیره بلوک اضافه شود . اما به دلیل فرصت های محدود و مشکلات امنیتی ، این ابزار مورد استفاده گسترده قرار نگرفته است. با معرفی Taproot ، قراردادهای هوشمند در شبکه بیت کوین از تراکنشهاي عادي قابل تشخیص نخواهد بود .
نتیجه مطالب
Taproot ، Schnorr و MAST نوآوری های مکمل دیگری هستند که قابلیت های معاملاتی جذاب و پیچیده ای را به بیت کوین اضافه می کنند. در حالی که Schnorr به محافظت از حریم خصوصی کمک می کند و مقیاس پذیری و حریم خصوصی را افزایش می دهد . Taproot بر این است که خروجی ها و هزینه های شبکه را غیرقابل تشخیص کند.
Taproot نوعی MAST است. اما با کمی تغییر که به فرد امکان می دهد یک تراکنش با شرايط پیچیده (به عنوان مثال multisig) را مانند یک تراکنش عادی نشان دهد.
