Taproot ist ein Upgrade des Bitcoin-Netzwerks, das privatere und sicherere Transaktionen ermöglicht und gleichzeitig die Skalierbarkeit verbessert. Taproot umfasst eine Reihe von Änderungen, die die Art und Weise der Transaktionsabgewicklung verändern und ermöglicht neue Funktionalitäten auf der Bitcoin-Blockchain. Taproot wird als das bedeutendste Upgrade von Bitcoin seit dem SegWit-Upgrade von 2017 angesehen.

Anfänge

Taproot wurde 2018 vorgeschlagen und wurde vom Bitcoin Core-Entwickler Gregory Maxwell kreiert. Er ist einer der aktivsten Bitcoin-Entwickler und technischen Mitwirkenden. Zu Maxwells früherer Arbeit an der Blockchain gehörte die Entwicklung von deterministischen Wallets, Sidechains und Techniken zum Schutz der Privatsphäre.

Der Vorschlag von Maxwell zielte darauf ab, einige Bereiche der Bitcoin-Technologie zu verbessern. Seit ihrer Einführung im Jahr 2009 hat die ursprüngliche Attraktivität der Kryptowährung zu einer Verlangsamung der Transaktionsgeschwindigkeit und einem Anstieg der Transaktionsgebühren geführt. Bitcoin wurde anfangs dazu entwickelt, 7 Transaktionen pro Sekunde abwickeln zu können. Eine wachsende Nutzerbasis führte jedoch dazu, dass die Transaktionsgeschwindigkeit von Bitcoin und damit auch die Transaktionsgebühren stiegen und im Jahr 2021 einen Höchststand von 60 Dollar erreichten. In der Zwischenzeit sind die Details von Bitcoin-Transaktionen für jeden auf der Blockchain sichtbar – was bedeutet, dass jeder Nutzer mit den entsprechenden Adressinformationen theoretisch die Transaktionshistorie eines anderen Nutzers ansehen kann. Bei der Entwicklung von Taproot versuchte Maxwell, die Skalierbarkeit, den Datenschutz und die Sicherheit von Bitcoin zu verbessern, indem er eine Reihe von Bitcoin-Verbesserungsvorschlägen (BIP) einführte.

Die BIP wurden von der Bitcoin-Mining- und -Entwicklungsgemeinschaft breit unterstützt, die einen Konsens zur Implementierung von Taproot am 12. Juni 2021 und zur Aktivierung am 14. November 2021 bei Block 709632 erreichte.

Die Taproot-Bitcoin-Verbesserungsvorschläge

Das Taproot-Update ist eine Softfork, die drei BIPs mit den folgenden Änderungen umfasst:

BIP 340: Schnorr-Signaturen Das im Taproot-Upgrade enthaltene BIP 340 implementiert eine neue Art von digitaler Signatur zur Autorisierung von Transaktionen im Bitcoin-Netzwerk, die sogenannte Schnorr-Signatur. Entwickelt vom deutschen Mathematiker und Kryptographen Claus Schnorr, sind Schnorr-Signaturen einfacher und effizienter als ECDSA, das digitale Signatursystem, das zuvor von Bitcoin verwendet wurde. Schnorr-Signaturen verwenden eine Aggregationstechnik, die als “Schlüsselaggregation” bekannt ist, um mehrere Signaturen für eine einzige Transaktion zu ermöglichen.

Schnorr-Signaturen zeichnen eine einzige aggregierte Unterschrift auf – und nicht die Unterschriften jeder an einer Bitcoin-Transaktion beteiligten Partei. Dies führt zu einer viel geringeren Rechenlast und zu einem erhöhten Datenschutz, da die einzelnen Unterzeichner einer Transaktion verborgen bleiben.

BIP341: Taproot In Verbindung mit Schnorr-Signaturen führt das Taproot-Upgrade selbst Merklized Alternative Script Trees (MAST) mit BIP 341 ein. Aufbauend auf dem Segwit-Upgrade von 2017 trägt MAST dazu bei, die Menge an Transaktionsdaten in der Bitcoin-Blockchain zu reduzieren und gleichzeitig die Privatsphäre des Netzwerks zu verbessern, indem nur die ausgeführten Bedingungen eines Smart Contracts aufgezeichnet werden – im Gegensatz zur Aufzeichnung aller anderen möglichen Ergebnisse dieses Vertrags. Merkle-Bäume ergänzen die Verwendung von Schnorr-Signaturen, indem sie die Existenz eines grösseren Datensatzes nachweisen, ohne ihn für andere Parteien ersichtlich offenzulegen – es werden nur Daten übertragen, die für einen bestimmten Bitcoin relevant sind, welcher von einer bestimmten Bitcoin-Transaktion ausgeführt wurde.

BIP342: Tapscript Um BIP 340 und BIP 341 zu ermöglichen, führt Taproot mit BIP 341 eine neue Kodiersprache in das Bitcoin-Skript ein, bekannt als Tapscript. Für Nutzer, die sich entscheiden, das Upgrade zu implementieren, führt Tapscript Opcodes ein, die die Taproot- und Schnorr-Signaturfunktionalität ermöglichen. Tapscript wurde entwickelt, um die Bitcoin-Blockchain für die Implementierung zukünftiger Innovationen und Upgrades flexibler zu machen.

Warum ist Taproot wichtig?

Taproot soll die langfristige Lebensfähigkeit von Bitcoin erheblich verbessern und öffnet die Tür zu neuen Funktionen, möglicherweise einschliesslich DeFi-Anwendungen. Die BIPs des Upgrades sollen sich gegenseitig ergänzen: Durch die Verringerung der in der Blockchain gespeicherten Informationsmenge hat Taproot das Potenzial, sowohl Transaktionen zu rationalisieren als auch das Potenzial für Datenschutzverletzungen zu verringern. Darüber hinaus sollten diese Verbesserungen Platz für mehr Transaktionen pro Block schaffen, was wiederum die Transaktionsgebühren senken und den Durchsatz erhöhen würde.

Die vielleicht wichtigste Auswirkung von Taproot ist die schrittweise Einführung von Smart-Contract-ähnlichen Funktionen in die Bitcoin-Blockchain. Taproot erhöht die Funktionalität und Flexibilität von komplexen Bitcoin-Transaktionen. Aus Designgründen wird Bitcoin jedoch nicht so bald mit der Smart-Contract-Funktionalität von Ethereum mithalten können.

Schliesslich trägt das Taproot-Upgrade dazu bei, das Potenzial des Lightning Network besser zu nutzen, um Bitcoin bei der Skalierung zu helfen. Das Lightning Network ist eine zweite Schicht, die auf die Bitcoin-Blockchain aufgesetzt wird: Es wurde 2017 eingeführt, um die Überlastung der Blockchain zu reduzieren, indem Token-Transfers ausserhalb der Chain über direkte Kanäle zwischen den Nutzern stattfinden können. In Kombination mit dem Lightning Network kann Bitcoin nun noch komplexere Funktionalitäten umfassen.