Taproot ist das am meisten erwartete Bitcoin-Protokoll-Update. Wir erklären, welche Neuerungen es mit sich bringt und warum sie so wichtig sind.

Das Taproot-Update bringt zwei bemerkenswerte neue Funktionen in das Bitcoin-Protokoll:

• MAST
• Schnorr Signaturschema

Jedes davon ist für sich genommen ein großes Upgrade, aber zusammen erhöhen sie dramatisch die Privatsphäre und die Smart-Contract-Funktionen.

Was ist MAST?

MAST ist eine Abkürzung für "Merkelized Abstract Syntax Tree". Bevor wir erklären, was MAST ist, müssen wir zunächst erklären, wie Bitcoin derzeit mit Smart-Contracts umgeht.

P2SH

Smart-Contracts werden mit Bedingungen (Skripten) erstellt, die erfüllt sein müssen, damit Smart-Contracts ausgelöst und verarbeitet werden können.

Die erste Bedingung könnte zum Beispiel sein, dass Münzen erst nach einem Tag bewegt werden können und eine zweite Bedingung könnte sein, dass John sie sofort bewegen kann. Mindestens eine dieser Bedingungen muss erfüllt sein, damit die Münzen bewegt werden können.

Diese Bedingungen sind in den Smart-Contracts versteckt und nur der Eigentümer weiss, wie er sie auslösen kann. Die Bedingungen werden mit einem Hash* versteckt (Bedingung ist ein privater Schlüssel, Hash ist ein öffentlicher Schlüssel). Dies wird auch als P2SH (Pay- to-Script-Hash) bezeichnet. Wenn die Münzen durch das Auslösen einer der Bedingungen bewegt werden, werden die Bedingung und der Hash davon aufgedeckt. Jeder kann später überprüfen, ob der Hash der Bedingung, dem anfänglichen Hash entspricht.

*Hash ist eine zufällige Folge von Zahlen und Buchstaben, ähnlich einer Bitcoin-Wallet-Adresse. Um einen Hash zu erhalten, wird eine Einwegfunktion verwendet, was bedeutet, dass Sie immer den X-Wert von Y erhalten können, den Y-Wert jedoch nicht von X. Wobei X ein öffentlicher Schlüssel und Y ein privater Schlüssel ist.

Der Nachteil von P2SH ist, dass jedes Mal, wenn eine der Bedingungen erfüllt ist, alle anderen Bedingungen gleichzeitig aufgedeckt werden. Dies ermöglicht anderen Nutzern des Ökosystems herauszufinden, wie die Gelder hätten ausgegeben werden können und birgt ein Datenschutz-Risiko.

Ein weitere wichtiger Nachteil ist, dass für jede Bedingung eine riesige Mende an Daten geschrieben wird, die sich direkt auf die Transaktionsgebühren auswirken.

Warum MAST vor P2SH?

Merkelized Abstract Syntax Tree (MAST) ist eine Möglichkeit, das Datenschutz-und Datenproblem mit Bitcoin-Smart-Contracts zu lösen.

Wie oben erläutert, deckt P2SH alle Bedingungen auf, da alle Bedingungen in einem einzigen Hash versteckt sind. Dies bedeutet, dass alle Bedingungen öffentlich bekannt werden, sobald eine der Bedingungen erfüllt wird. 

MAST hingegen, kann jede der Bedingungen einzeln hashen und erst nachdem jede Bedingungen gehast wurde, hasht es diese gehashten Bedingungen in einem einzigen „Master“-Hash, bekannt als Merkle-Root. Dies erfordert folglich, dass nur eine Bedingung aufgedeckt wird, sobald die Bedingung erfüllt ist, da die restlichen Bedingungen noch hinter einem Hash verborgen sind.

Was ist Schnorr?

(SDSS) Schnorr Digital-Signaturschema ist ein kommendes Bitcoin-Signatureschema, dass den aktuellen  ECDSA (Elliptic Curve Digital-Signatur-Algorithmus) ersetzt.

Seltsamerweise wurden Schnorr-Signaturen schon vor ECDSA, von Claus Schnorr entwickelt. Jedoch wurden sie nicht für Bitcoin verwendet, seit sie Schnorr patentierte. Das Patent lief 2008 aus. Satoshi Nakamoto bevorzugte ECDSA höchstwahrscheinlich, weil sie ein Open-source waren, besser verstanden wurden und allgemein bekannter waren.

Was ist eine Signatur?

Alle Transaktionen auf der Blockchain müssen signiert werden, bevor sie übertragen werden und an eine andere Adresse gesendet werden. Transaktionen erfordern entweder eine Einzelsignatur (Basic-Wallets) oder eine Mehrfachsignatur (Multisig-Wallet). Basic-Wallets können von einem einzigen Besitzer betrieben werden, während Multisig-Wallets mehrere Signaturen erfordern, damit die Transaktion an die Blockchain übertragen wird.

Was ist eine Multisig-Transaktion?

Multisig-Transaktionen müssen mit mehreren privaten Schlüsseln signiert werden. Beispielsweise könnte eine Multisig-Wallet die Bedingung haben, dass mindestens 4 von 5 privaten Schlüsseln und gültige Signaturen die Transaktion signieren müssen, damit sie weiter übertragen wird.

Warum Schorr vor ECDSA?

Standardmäßig unterstützt Bitcoin keine Multisig-Wallets und verwendet einen Workaround, um Multisig-Transaktionen zuzulassen. Dies erhöht effektiv die Transaktionsgröße und wirkt sich direkt auf die Transaktionsgebühren aus, da in der Transaktion mehrere Signaturen geschrieben werden (mehr Bytes entsprechen mehr Gebühren) anstelle von nur einem privaten Schlüssel. Dies stellt ein Problem dar, wenn Sie beispielsweise größere Multisig-Wallets verwenden, für die 10 Signaturen erforderlich sind. 

Wenn ECDSA zum signieren der Multisig-Transaktionen verwendet wird, kann ausserdem jeder in der Blockchain sehen, welche Wallets zum Signieren der Transaktion verwendet wurden. Dies ist nicht gut für die Privatsphäre, da alle Wallets in der Blockchain exponiert sind.

Schnorr-signierte Transaktionen können nicht zwischen einfach signierten oder mehrfach signierten Transaktionen unterschieden werden, da die Länge der Signatur immer gleich ist. Bei der Betrachtung der Transaktionen in der Blockchain sehen sowohl Einzel- als auch Multisig-Transaktionen gleich aus.

Alle Signaturen der Mehrfachunterzeichner werden zu einer einzigen Signatur zusammengefasst, die dann die Transaktion signiert. Dies löst sowohl Datenschutz- als auch Datenprobleme bei aktuellen Multisig-Transaktionen.