O que é Taproot?

Taproot é uma das maiores atualizações da rede Bitcoin, sendo a primeira grande melhoria desde o soft fork do SegWit em 2017.

Esta atualização traz novas funcionalidades para o Bitcoin, além de aprimorar a privacidade da rede. Mas, fique tranquilo! Essa atualização não mudou em nada os fundamentos de escassez, descentralização e imutabilidade nos registros da blockchain Bitcoin.

Seguindo os passos do SegWit, que resolveu problemas de maleabilidade de transações e aumentou a capacidade máxima dos blocos em 2017, o Taproot facilita a implementação de recursos avançados, como os necessários para aplicações tipo a Lightning Network, ampliando as possibilidades de uso da rede Bitcoin.

Nesse artigo, você vai entender o que é essa atualização Taproot e porque ela foi feita.

O que é Taproot?

O Taproot é uma atualização proposta para o protocolo do Bitcoin, destinada a melhorar a privacidade, escalabilidade e flexibilidade das transações na rede.

Essa atualização visa principalmente aprimorar a capacidade de contratos inteligentes e a execução de transações complexas no blockchain do Bitcoin, ao mesmo tempo em que melhora a privacidade das transações regulares.

O nome “Taproot” faz referência a um tipo específico de transação que se torna possível com essa atualização, na qual um ramo (branch) da árvore de transações se funde com o tronco principal, tornando-se indistinguível de uma transação regular. Isso ajuda a mascarar a natureza das transações e, portanto, aprimora a privacidade.

Quais são as principais características do Taproot?

O Taproot melhora a privacidade do Bitcoin ao uniformizar visualmente as transações, reduz custos e aumenta a eficiência das transações ao usar assinaturas Schnorr. Além disso, o Taproot também otimiza o uso de contratos inteligentes na rede.

Confira abaixo as principais características da atualização Taproot de forma detalhada:

Contratos Inteligentes Mais Eficientes

Taproot aprimora a capacidade de criar contratos inteligentes complexos de maneira mais eficiente. Isso é possível graças à sua estrutura, que facilita a execução de scripts mais sofisticados sem sobrecarregar a rede.

Privacidade Aprimorada

Taproot melhora a privacidade das transações ao tornar as transações de contratos inteligentes visualmente indistinguíveis das transações regulares. Isso ajuda a ocultar a complexidade de uma transação, oferecendo mais discrição aos usuários.

SegWit e Schnorr

Taproot se baseia na tecnologia Segregated Witness (SegWit) para diminuir o tamanho das transações e aprimorar a eficiência.

Além disso, introduz as assinaturas Schnorr, que combinam múltiplas assinaturas em uma, simplificando as transações complexas e melhorando a segurança.

Menos Carga na Rede

Com a eficiência melhorada proporcionada pelo Taproot, a rede Bitcoin enfrenta menos carga. Isso permite a inclusão de um número maior de transações em cada bloco, otimizando o processamento e aumentando a capacidade geral da rede.

Pra que serve a atualização Taproot?

Para entender a importância desta atualização, é necessário compreender alguns aspectos do funcionamento da blockchain.

Toda blockchain opera por meio de códigos de programação e algoritmos de consenso. Quando enviamos uma transação na blockchain do Bitcoin, estamos, na verdade, enviando um comando para um script da rede ao qual nossos satoshis estão vinculados.

Assim, esses scripts funcionam como contratos inteligentes, ou smart contracts, um conjunto de operações que são acionadas automaticamente sem a necessidade de intermediários.

Esses scripts informam à blockchain se as condições para gastar as moedas estão sendo cumpridas. Caso as condições não sejam atendidas, não é possível movimentar ou gastar seus bitcoins.

Na maioria das vezes, a condição mais utilizada pelo protocolo é: provar que você é o dono da sua chave privada, assinando uma transação digitalmente.

Na prática, assinar uma transação ocorre quando você desliza o dedo para o lado e confirma o envio de um valor na sua carteira de Bitcoin. Esse ato indica ao protocolo que você é realmente o dono das chaves privadas que dão acesso ao seu saldo.

Entretanto, uma blockchain não se baseia apenas em transações simples!

Existem, por exemplo, os endereços multisig, ou de multi-assinatura, onde várias pessoas ou dispositivos são responsáveis por um endereço BTC com saldo.

O que é um endereço multisig?

O endereço multisig funciona como uma conta conjunta, sendo um tipo de endereço que pertence a um grupo.

Assim, cada participante possui uma chave pública e uma chave privada. Isso significa que, para desbloquear e movimentar o saldo em Bitcoin desse endereço, cada participante precisa assinar a transação, comprovando a posse de sua chave privada.

O número de assinaturas necessárias para movimentar os Bitcoins de um endereço conjunto multisig é definido no início, quando o endereço é criado. Por exemplo, um grupo de três pessoas pode decidir se duas ou todas as três assinaturas são necessárias para movimentar o saldo total.

Esse tipo de endereço é comumente usado na rede Bitcoin para estabelecer canais de Lightning, onde pelo menos duas pessoas precisam alocar Bitcoins em um endereço multisig para abrir o canal de pagamentos.

Nesse vídeo a gente explica o que é a rede lightning do bitcoin:

Assim, em transações multisig e na abertura de canais, é necessário criar um script, um contrato automatizado na rede Bitcoin. Informações sensíveis desses scripts ficam visíveis na blockchain.

Portanto, além de revelarem dados que muitas vezes são desnecessários para a operação, essas transações custam mais do que um simples envio de Bitcoin com uma simples assinatura.

A atualização Taproot foi proposta para tornar as operações multisig mais baratas e privadas. Ela consiste em três mudanças básicas no protocolo do Bitcoin:

• as assinaturas schnorr;
• o tapscript;
• a mudança taproot, que dá nome ao pacote de atualizações.

Quem decide essas atualizações?

A rede bitcoin é descentralizada, por isso qualquer alteração é discutida a partir de BIPs – Bitcoin Improvement Proposals, que são propostas de melhorias para a rede.

As BIPs correspondentes a atualização taproot são as BIPs 340, 341 e 342.

Depois de discutidas, essas mudanças no protocolo são “votadas” e, caso pelo menos 90% dos mineradores estejam de acordo com a mudança, ela é travada (locked in) aguardando o prazo para ativação.

No caso do Taproot, essa ativação ocorreu em Novembro de 2021.

Como funciona essa “votação” na rede bitcoin?

As “votações” na rede Bitcoin foram determinadas por uma atualização conhecida como BIP9, complementada pela sinalização em bloco chamada Speedy Trial.

Speedy Trial são métodos de implementação de soft forks que envolvem a participação de mineradores e pools de mineração para coordenar a implantação de uma atualização no protocolo. Eles indicam sua aprovação à atualização sinalizando “ok” em seus blocos recém-minerados.

O processo de sinalização não é imediato. Na blockchain, o tempo é medido pelo número de blocos processados. Os períodos de sinalização para verificar o consenso dos mineradores ocorrem a cada 2016 blocos, aproximadamente duas semanas.

Esses períodos coincidem com o ajuste de dificuldade da rede, quando a dificuldade de mineração é recalibrada de acordo com o hashrate, ou poder computacional, presente na rede. Isso siginifica que dentro de um período de 2016 blocos, pelo menos 90%, ou 1815 blocos, devem sinalizar “ok” para aprovar a atualização.

Se esse período terminar sem alcançar 90% de consenso, a atualização não é rejeitada, mas a votação continua no próximo período de 2016 blocos.

O Speedy Trial para Taproot estava previsto para terminar em agosto de 2021, mas a rede Bitcoin alcançou mais de 90% de blocos sinalizando para Taproot já em maio do mesmo ano.

Essa “votação” ficou visível no site chamado taproot.watch – que hoje só contem um vídeo hilário em comemoração a ativação – e cada bloco com o sinal positivo para taproot foi representado no site com um cubo verde 🟩.

Quando pelo menos 90% dos mineradores sinalizaram aprovação, os blocos no site foram exibidos dessa forma.

O primeiro bloco Taproot na blockchain Bitcoin foi sinalizado pela @slush_pool e marcou o início da sinalização positiva dos mineradores:

Aprovada a atualização, as transações ficaram mais baratas e privadas.

Como o Taproot muda o funcionamento do Bitcoin?

A atualização Taproot no Bitcoin melhora a privacidade e eficiência das transações, introduzindo assinaturas Schnorr que combinam múltiplas assinaturas em uma. Isso facilita contratos inteligentes mais complexos, torna transações de contratos indistinguíveis das regulares, reduz taxas e otimiza o espaço no bloco para melhor escalabilidade.

Bora entender mais detalhadamente como o Taproot altera o funcionamento do Bitcoin?

1º Otimização de espaço de bloco

Com o Taproot, operações multisig e aberturas de canais de Lightning passam a ocupar menos espaço na blockchain.

Quanto mais espaço uma operação ocupa em um bloco, mais poder computacional é exigido e mais cara se torna a operação.

Além disso, com menos dados inseridos nos blocos, há mais privacidade e menos vazamento de informações dos usuários.

2º Mais privacidade nas transações

Após a atualização do Taproot, não é mais possível diferenciar uma transação normal de Bitcoin de uma abertura de canal de Lightning ou uma transação multisig. Todas parecem transações normais na blockchain, tornando impossível diferenciar as simples das complexas.

Por exemplo, antes do Taproot, seria possível ver todos os detalhes de uma negociação entre duas empresas. Com o Taproot, quem não está envolvido na negociação só enxerga o pagamento, aumentando a privacidade, pois dados sensíveis e desnecessários para processar o pagamento não são mais expostos.

Assim, apenas como exemplo, se a Coca-cola tivesse negociado algo com a AMBEV antes de taproot, seria possível ver todos os detalhes da negociação, bem como o contrato, os dados das empresas, os endereços dos destinatários e o pagamento.

Entretanto, com taproot, quem não tem nada a ver com a negociação só enxerga o pagamento, ou seja, que saiu dinheiro da Coca-cola e foi para a AMBEV. Logo, você só enxerga uma parte da operação. E isso traz mais privacidade, pois muitas vezes esses dados que antes eram revelados expunham dados sensíveis e que, muitas vezes, nem eram necessários para a rede processar o pagamento.

Além disso, o Taproot também introduz uma nova forma de gastar Bitcoin através da Raiz de Merkle, que encadeia dados de transações aos blocos.

Ou seja, antes da atualização Taproot, ao gastar Bitcoin em uma transação multisig, seria necessário revelar todos os scripts travados na operação, como os hashes A, B, C e D, individualmente, como na operação da imagem abaixo.

Mas com a atualização e a integração da Raiz de Merkle nas transações, não é mais necessário revelar todos os scripts, apenas o que foi usado. Aqui, o HASH que resume todas as outras operações é a raiz de Merkle.

Logo, uma transação simples pode ocultar que uma estrutura MAST existiu entre dois endereços na blockchain.

3º Implementação de assinatura Schnorr

Outra mudança é a implementação de um novo tipo de assinatura digital criptográfica: a assinatura Schnorr.

As assinaturas digitais são mecanismos para provar matematicamente ao blockchain que você é o proprietário daquela chave privada e tem autoridade para movimentar seus fundos.

Antigamente, a rede Bitcoin utiliza o algoritmo de assinatura de curva elíptica, o ECDSA. Entretanto, com a atualização, a rede passou também a usar o mecanismo chamado assinatura Schnorr.

Satoshi criou o Bitcoin usando ECDSA provavelmente porque a assinatura de curva elíptica é segura, mas também porque, até 2018, a assinatura Schnorr era patenteada.

Portanto, agora que a patente expirou, foi possível implementar as assinaturas Schnorr na rede Bitcoin, pois esse tipo de assinatura oferece um grau de segurança maior.

Quais as vantagens de mudar para assinatura schnorr?

As assinaturas Schnorr na rede Bitcoin aumentam a eficiência e a privacidade ao permitir a combinação de múltiplas assinaturas, melhoram a segurança, simplificam contratos inteligentes e contribuem para a escalabilidade da rede ao otimizar o uso do espaço nos blocos.

Vamos entender detalhadamente as vantagens e desvantagens da implementação da assinatura Schnorr!

Usarei essa imagem como exemplo de uma transação com assinatura ECDSA e Schnorr:

Vantagens:

• Possibilidade de agregar várias chaves privadas e públicas, permitindo que uma única assinatura represente as chaves privadas de diversos endereços de várias pessoas. Por exemplo, cinco pessoas podem ter uma chave privada única que representa o grupo, provando que quem assinou a transação tinha controle sobre todas as chaves privadas das cinco pessoas.
• Dificuldade em distinguir se a transação utilizou uma chave pública e privada única ou se foi uma assinatura multisig, de um conjunto de chaves. Essa agregação de chaves aumenta a privacidade e a escalabilidade da rede, especialmente quando combinada com estruturas de árvore de Merkle.
• A assinatura Schnorr reduz o custo de processamento da rede, pois ocupa menos espaço no bloco. As assinaturas Schnorr têm 65 bytes de comprimento, em comparação com as assinaturas ECDSA, que podem ter até 72 bytes. Essa economia de espaço, embora pareça pequena, reduz significativamente as taxas para quem adota o Taproot.
• As assinaturas Schnorr eliminam a maleabilidade das assinaturas. Antes, com as assinaturas em curva elíptica, era possível alterar dados antes da confirmação da transação, abrindo brecha para tentativas de gasto duplo, um risco em sistemas de criptomoedas. O gasto duplo ocorre quando um usuário consegue gastar as mesmas moedas digitais mais de uma vez, modificando dados de uma transação antes de sua inclusão no blockchain. No Bitcoin, essa possibilidade, embora limitada a uma janela de tempo muito curta e específica, ainda existia. Com as assinaturas Schnorr, essa janela se fecha, impedindo a alteração de assinaturas após uma transação ser assinada.

Lembrando que isso não é uma fragilidade da blockchain do Bitcoin. O gasto duplo só poderia ser realizado antes da confirmação pelo blockchain, quando as transações estão na fila de espera para serem processadas pelos mineradores e registradas em um bloco.

Desvantagens:

As desvantagens dessa ativação não afetam diretamente a rede Bitcoin, mas sim os ecossistemas centralizados que tentam monopolizar a rede e rastrear tudo.

Governos, reguladores e instituições subordinadas a eles muitas vezes se opõem à privacidade, preferindo a centralização dos dados para manter controle sobre a população. O Taproot, ao aumentar a privacidade, pode provocar reações adversas desses centralizadores do poder.

E como ficam as carteiras após a atualização do Taproot?

Com a atualização do Taproot, foi introduzido um novo tipo de endereço Bitcoin: o SegWit v1 (versão 1). É possível identificar os endereços Taproot pelos caracteres iniciais. Os endereços Taproot começam com “bc1p”.

Portanto, se você deseja usar endereços Taproot, é necessário verificar se sua carteira suporta essa atualização.

A atualização é relativamente simples, semelhante à ocorrida em 2017 com o SegWit, mas nem todas as carteiras já implementaram essa mudança.

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