O que é Taproot e como a atualização impactará o Bitcoin?



A natureza do desenvolvimento do Bitcoin garante que as atualizações ocorram lentamente. Qualquer alteração na mecânica subjacente do blockchain original requer consenso de uma vasta porcentagem de mineradores de Bitcoin. Sem esse consenso, as alterações não podem se tornar permanentes. Embora isso crie um grau de estabilidade, também pode ter repercussões. O desenvolvimento lento permite que ativos digitais menores e mais ágeis prosperem ao compensar as fraquezas percebidas do Bitcoin. Ainda assim, o Bitcoin permanece como o progenitor e a face pública da indústria de blockchain. Como tal, o setor de criptomoedas aguarda ansiosamente a próxima atualização Taproot em novembro de 2021 — a primeira grande mudança do Bitcoin desde 2017.

A última grande atualização introduziu o conceito de Segregated Witness, ou SegWit, no protocolo principal do Bitcoin. Isso removeu os dados de assinatura associados, liberando espaço no bloco para transações adicionais. Apesar da natureza relativamente inofensiva da atualização SegWit, uma cisão surgiu na comunidade — levando à bifurcação do Bitcoin Cash e, em última análise, às posteriores guerras de hash de 2018. O Bitcoin e a tecnologia blockchain emergiram ilesos da cisão, com as variantes do Bitcoin Cash diminuindo ao longo do tempo.

Em contraste, a proposta de atualização Taproot provou ser muito menos contenciosa. A comunidade Bitcoin estabeleceu uma data limite de 11 de agosto, após a qual o Taproot seria forçado a voltar ao desenvolvimento. Mais de 90% dos mineradores de Bitcoin sinalizaram seu apoio no início de junho de 2021 durante esta fase de “Teste Rápido”, bloqueando assim a ativação do Taproot — muito antes do prazo proposto. 

O que é Taproot?

Taproot é uma grande atualização para o Bitcoin que mudará fundamentalmente a forma como processa transações. Para realizar a atualização proposta, é realizado um “soft fork” que altera as regras de validade para qualquer bloco recém-completado. Um bloco que seria considerado válido antes do fork — por exemplo, um que continha dados de assinatura antes do fork SegWit — não será mais considerado válido sob o novo conjunto de regras. A nova atualização só impacta os blocos minerados daqui em diante, sem impacto retroativo nos blocos da cadeia. Além disso, qualquer minerador que ainda opere um nó seguindo o conjunto de regras legadas verá as regras do soft fork como válidas.

A atualização Taproot — conhecida como Proposta de Melhoria do Bitcoin 0341 , ou BIP 0341 — adiciona várias novas funcionalidades à blockchain do Bitcoin que ajudam a melhorar a funcionalidade dos contratos inteligentes. Entre elas está o conceito de assinatura Schnorr , que expande significativamente tanto a privacidade quanto a eficiência das novas transações. Além da mudança no algoritmo de assinatura, o Taproot também inclui a introdução de ramos Merkle , uma tecnologia que ofusca aspectos não executados de uma transação.

As mudanças feitas durante a atualização do Taproot melhorarão a funcionalidade de back-end do Bitcoin de forma que não é imediatamente aparente para usuários casuais. No entanto, esses novos aspectos aumentarão a eficiência e a usabilidade para desenvolvedores que trabalham com a rede Bitcoin. Soluções de segunda camada, como a Lightning Network, se beneficiarão das adições, ajudando a aliviar o atrito transacional durante períodos de alto tráfego.

Como o Esquema de Assinatura Digital Schnorr é Integrado ao Bitcoin?

A propriedade e a prova de identidade dentro do ecossistema Bitcoin requerem uma assinatura digital. Essa assinatura identifica a carteira e confirma que ela tem as permissões necessárias e a chave privada para realizar a transação solicitada. Essas assinaturas digitais dependem de um algoritmo que fornece um meio de verificar permissões enquanto garante a segurança facilmente. Antes da atualização Taproot, o Bitcoin dependia do modelo ECDSA para algoritmos de assinatura.

Quando Satoshi Nakamoto lançou o Bitcoin, as assinaturas Schnorr eram um conceito bem conhecido — mas tinham recentemente caído em domínio público. Assim, ele escolheu o Algoritmo de Assinatura Digital de Curvas Elípticas, ou ECDSA, em vez disso. Ao contrário das assinaturas Schnorr, o ECDSA era de código aberto, prontamente disponível e suportado por uma variedade de plataformas. Substituir o modelo ECDSA do Bitcoin por assinaturas Schnorr elimina várias ineficiências na blockchain enquanto fornece várias novas opções para validação de transações.

ECDSA é uma evolução do algoritmo DSA anterior, que se originou como uma solução alternativa para o direito autoral da assinatura Schnorr. As assinaturas Schnorr usam um algoritmo mais simples do que qualquer um dos derivados, linear por natureza, permitindo assim o uso de álgebra baseada em assinatura, o que possibilita uma segurança criptográfica mais complexa. A base para transações com múltiplas assinaturas depende da capacidade do Schnorr de criar chaves agregadas.

Com o Bitcoin, isso permite que uma variedade de transações complexas apareça todas como uma única chave pública. Enquanto com o ECDSA, os observadores podem ver cada ramificação potencial de transação — mesmo aquelas que não foram executadas — agora eles verão apenas a transação única executada.

Isso faz parte da Árvore de Script Alternativa Merklizada ou MAST. As árvores de Merkle usam um hash em cascata para simplificar a verificação de transações — e as assinaturas Schnorr permitem que apenas a visibilidade da transação executada apareça para partes externas. Qualquer outra variável ou meio potencial de execução permanece oculto, aumentando consideravelmente a privacidade do Bitcoin.

Como o Taproot afeta o preço do Bitcoin?

A atualização Taproot representa um grande avanço na base tecnológica do Bitcoin. Substituir o algoritmo ineficiente ECDSA por assinaturas Schnorr permite que os desenvolvedores introduzam vários novos sistemas que beneficiam os usuários finais. Embora o benefício possa não ser imediatamente aparente para investidores casuais de Bitcoin, ainda afetará os custos operacionais do dia a dia.

Eliminar dados desnecessários em transações simples reduz a necessidade de espaço delas — permitindo assim mais transações em cada bloco concluído. Isso aumenta a velocidade do processamento de transações complexas de Bitcoin, mas também resulta em custos de transação mais baixos.

Além dos benefícios diretos econômicos, o Taproot também introduz o potencial para novas tecnologias de blockchain. Transações de múltiplas assinaturas, ou multi-sig, permitem sistemas mais complexos baseados em Bitcoin. Vários projetos já estão em andamento que farão uso deste recurso. A capacidade de realizar cálculos complexos que exigem múltiplas assinaturas como variáveis abre caminho para que os desenvolvedores criem novos e inovadores sistemas, trazendo maior valor à plataforma.

O Taproot também inclui benefícios para a Lightning Network de segunda camada. Conceitualizada como resultado da grave congestão de tráfego no final de 2017, a Lightning Network é uma solução off-chain que reduz a pressão sobre o próprio Bitcoin. Anteriormente, dependia do conceito de HTLCs ou contratos de tempo bloqueado por hash, que se baseiam em imagens de hash. As assinaturas Schnorr abrem caminho para que a Lightning Network mude para PTLC ou contratos de tempo bloqueado por ponto, que dependem de chaves públicas em vez disso. Isso aumenta a segurança e a privacidade para a Lightning Network sem aumentar a carga de trabalho computacional.

Uma Lightning Network mais eficiente e privada impulsionará maior engajamento para Bitcoin e a solução de segunda camada. À medida que mais usuários passam de transações diretas de gastos com Bitcoin para soluções de segunda camada, isso reduzirá ainda mais a congestão na blockchain, aumentando a velocidade e resultando em uma Lightning Network menos cara. Taxas mais baixas e maior usabilidade construída dessa forma sustentam o valor geral do Bitcoin.

Como o Taproot Beneficia o Bitcoin?

A maioria dos benefícios do Taproot são derivados da adição de assinaturas Schnorr. No entanto, há várias aplicações explicitamente consideradas dentro da atualização relacionada.

Árvore de Script Alternativo Merklizado

MAST permite que os usuários determinem uma variedade de condições que levam a uma transação de Bitcoin. Embora isso fosse possível antes da atualização Taproot, todos os ramos envolvidos seriam visualizáveis publicamente. Com a integração de MAST e da assinatura Schnorr, apenas a extensão executada do MAST é visível após a conclusão da transação.

Isso permite um maior grau de privacidade, pois o processo não expõe outros participantes potenciais. Também reduz a carga na blockchain do Bitcoin, uma vez que remove a codificação completa dos ramos não executados e reduz o tamanho geral do contrato — e, assim, a taxa imposta à entidade executora.

Chaves Agregadas

O fato de que as assinaturas Schnorr são lineares permite que suas assinaturas digitais resultantes funcionem algebricamente. Dessa forma, várias assinaturas podem ser combinadas para criar uma única assinatura resultante. Como discutido anteriormente, isso impulsiona o conceito de transações de múltiplas assinaturas. Antes da atualização, os usuários que desejassem realizar transações mais complexas precisariam incluir todas as assinaturas associadas, aumentando drasticamente o requisito de tamanho da função.

As chaves agregadas mantêm o mesmo tamanho, independentemente do número de participantes. Em essência, isso cria um contrato logaritmo discreto através de contratos inteligentes. Assim como no MAST, a disponibilidade dessas novas funções derivadas de Schnorr permite vários novos métodos de resolver transações.

Tapscript

Aprimorando a linguagem de programação Bitcoin Script, o Tapscript permite que a blockchain implemente recursos introduzidos no Taproot. Isso é feito através da introdução de vários novos opcodes focados em assinaturas Schnorr. Sem essa nova funcionalidade, o Bitcoin Script não conseguiria integrar assinaturas Schnorr adequadamente e perderia a maior parte da eficiência introduzida pelo Taproot.

O Tapscript também introduz novos opcodes para futuras atualizações. Esses opcodes ainda não têm uma função, mas fornecem a estrutura para aplicações posteriores. Junto com essas mudanças, o Tapscript remove uma limitação de tamanho que impedia Scripts mais complexos, abrindo caminho para aplicações mais avançadas, um fator comum a muitas das características do Taproot.

Eliminando a Maleabilidade de Assinaturas

O Bitcoin apresentava anteriormente uma pequena mecânica passível de exploração chamada maleabilidade de assinaturas. Em teoria, um ator malicioso poderia modificar transações antes da confirmação para invalidá-las. Na prática, esse método de ataque raramente teve sucesso. No entanto, essa maleabilidade também poderia ser explorada para criar uma enorme quantidade de transações de "lixo", sobrecarregando a blockchain com dados inúteis.

A atualização do Taproot remove completamente este bug, eliminando a maleabilidade de assinaturas que originalmente permitia isso.

Últimas considerações

Atualizações na blockchain do Bitcoin são raras e de natureza altamente técnica. Embora a última grande atualização tenha se mostrado controversa, o mesmo não se aplica à atualização Taproot do Bitcoin — com uma votação quase unânime para implementação. Dada a velocidade da inovação na indústria de criptomoedas, o Bitcoin deve continuar a se adaptar para permanecer competitivo a longo prazo, algo que o Taproot ajudará a garantir. A introdução de assinaturas Schnorr resolve uma das ineficiências originais que assolaram a comunidade Bitcoin, fornecendo uma série de novos casos de uso.

O Bitcoin permanece como a força dominante na indústria de criptomoedas, parcialmente devido ao seu status como a blockchain original. 

Ainda assim, uma atualização no Bitcoin como o Taproot que aumenta a usabilidade e eficiência assegura que ele permaneça uma plataforma viável para desenvolvimento e não simplesmente um dinossauro esperando para ser suplantado por outro projeto. Além disso, a inclusão visionária de recursos que facilitarão atualizações assegura que o Bitcoin permanecerá competitivo por muitos anos. A etimologia de Taproot em si sugere não uma atualização independente — mas a base para futuras atualizações que irão construir sobre este novo sucesso.