TaprootとSchnorrの署名– ビットコインネットワークのプライバシーとスケーラビリティを改善するための更新。
TaprootおよびSchnorr署名のプライバシーとスケーリングの更新は、理論的なアイデアから実際のコードに移行して、最近大きな進歩を遂げました。これらのアップデートは、長年にわたって提供されてきたいくつかの異なるテクノロジーを組み合わせたものであり、それぞれが技術的および概念的にユニークです。
まず、これらの更新には、スマートコントラクトテクノロジー開発者が Merklized Abstract Syntax Trees（MAST）が含まれます。 このアップデートには、2015年に開発者Pieter Wuilleによって提案されたSchnorr署名技術と、2018年にGregMaxwellによって提案されたプライバシー技術であるTaprootも含まれています。
プライバシーとスケーリングは、ビットコインにまだ欠けているものです。これらの変更の必要性にもかかわらず、世界中に多数の独立したユーザー、マイナー、およびサービスが散在しているため、ビットコインで大規模な更新を実装することは困難です。厄介な問題の1つは、アップデートに正確に何が含まれるかについて合意に達する必要があることです。
まず、このアップデートは、ビットコインを超スケーラブルでプライベートな暗号通貨に即座に変える魔法の薬ではないことを覚えておく価値があります。
ただし、この更新により、一度にいくつかの方法でネットワークが改善されます。まず、より複雑なトランザクションタイプが使いやすくなります。通常の取引では、1人が署名し、BTCを所有しており、送信する資格があることを証明します。一方、マルチ署名トランザクションには複数の署名が必要です。この更新により、これらのトランザクションが簡素化されます。
マルチシグニチャテクノロジーには、多くの重要なユースケースがあります。まず、マルチシグニチャに依存するライトニングネットワークは、ビットコインの支払いを加速および拡大する可能性があります。一部の愛好家が推測しているように、Lightningがビットコインの未来であることが証明された場合、この改善は大きな影響を及ぼし、トランザクションをはるかに安くする可能性があります。
さらに、新しいテクノロジーを使用したマルチシグニチャトランザクションは、通常のトランザクションと同じように見えます。したがって、ビットコインブロックチェーンは開いていて、誰でも特定のトランザクションを簡単に見つけることができますが、このテクノロジーを使用すると、オブザーバーはLightningチャネルを使用して行われているトランザクションを正確に知ることができません。
これらのアップデートの本質を理解するには、ビットコインがどのように機能するかをある程度理解する必要があります。正しい秘密鍵を使用してのみトランザクションに署名できるため、ビットコインが送信されます。このプロセスにより、トランザクションに添付される署名が作成されます。
トランザクションに署名するのに複数の人が必要な場合があります。このようなマルチ署名トランザクションがECDSA（現在のビットコイン署名方法）を使用して署名されると、ウォレットごとに個別の署名が作成されます。ただし、これは回避できます。Schnorr署名を使用すると、キーの集約により、このすべてのデータを1つの署名に結合できます。
どのように Bitcoin Optech、Consolidationは、このタイプのBTCトランザクションのサイズを30％〜75％削減するのに役立ちます。完全なブロックチェーンをダウンロードすることがビットコインを使用するための最も安全で信頼を最小限に抑える方法であるため、このようなスケーリング技術は重要です。ただし、現在、これには300ギガバイトを超える空き容量と忍耐力が必要です。データベース全体のダウンロードと処理には数時間から数日かかります。
Schnorr署名は、「バッチ検証」と呼ばれるものも有効にします。これにより、複数の署名を一度に検証できます。
開発者は、ビットコイントランザクションにSchnorr署名を埋め込むために「署名入力クロスアグリゲーション」を使用することを長い間提案してきました。通常、トランザクションごとに複数の署名が必要です（「入力」ごとに1つ）。そうは言っても、Schnorr署名は、理論的には、トランザクションごとにこれらすべての署名をまとめて圧縮できます。
ただし、開発者はまだいくつかのに取り組んでいるため、この機能の実装は待たなければなりません。 この機能をビットコインに追加することはまだ許可されていません。ただし、Schnorr署名が追加されると、この機能は実装に一歩近づきます。
Merklized Abstract Syntax Trees（MAST）はアップデートのタイトルにはなりませんでしたが、開発者が長い間議論してきた興味深いテクノロジーです。
MASTがどのように機能するかを理解するために、ユーザーがトランザクションを送信するときに2つの条件を同時に実装したい状況を想像できます。マルチシグニチャを追加し、特定の日時にBTCの転送をスケジュールします。これで、これらのスクリプトの1つが実行されると、完全なスクリプトがトランザクションに追加され、多くのスペースを占有し、ユーザーが適用した条件を世界に示します。
MASTは、これらの条件をツリーのように見える新しい方法で実装します。ツリーの各ブランチには、ビットコインを使用するためにユーザーが満たさなければならないさまざまな条件が含まれています。次に、すべてのシナリオ条件ではなく、ツリーハッシュの最上位のみがビットコインブロックチェーンに含まれます。
Taprootは、MASTおよびSchnorr署名に依存して、機密のスマートコントラクトを作成します。原則として、MASTを使用した複雑なシナリオのトランザクションは、ブロックチェーン上で非常に際立っています。 MAST自体の機密性は高くなりますが、これらのトランザクションの形式はわずかに異なるため、スクリプトが使用されているかどうかを簡単に判断できます。
Taprootは、Schnorr署名が提供する署名集約を使用して、これらのトランザクションを通常のトランザクションのように見せます。ただし、これはすべてのMASTコントラクトで機能するわけではなく、共有コストの場合にのみ機能します。この場合、Merkleツリーの1つのブランチは、正常に使用されるマルチシグニチャトランザクションです。他のブランチを使用すると、プライバシーの利点がなくなります。ただし、開発者は、共同支出オプションが最も一般的であることを期待しています。
さらに、スクリプトのさらなる機能強化を容易にするためのTapscriptがあります。
開発者は現在、この新しいテクノロジーのパッケージを積極的にテストしています。これまでのところ、大きな問題は特定されていませんが、開発者はソフトフォークを介してビットコインに追加する前に更新をテストし続けています。
開発者がビットコインテクノロジーを作成および拡張するとき、開発者および金融専門家にとってプラットフォームをより完全にする可能性があるのは、TaprootおよびSchnorr署名のような変更です。