Meskipun sudah ada selama lebih dari satu dekade, Bitcoin, jaringan utama, kesulitan untuk bersaing dengan rekan-rekan yang lebih inovatifnya. Setiap peningkatan pada jaringan memerlukan konsensus dan koordinasi yang signifikan dari validator dan penambang, yang memperlambat kemampuan Bitcoin untuk beradaptasi dengan industri blockchain yang terus berubah.

Setelah tahun 2017 dan pengenalanSegreGate.iod Witness (SegWit), Bitcoin menunggu selama 4 tahun penuh untuk upgrade baru.Upgrade Taprootkemudian diperkenalkan pada tahun 2021 setelah konsensus 90%. Pembaruan Taproot terdiri dari tiga Bitcoin Improvement Proposals (BIPs) yang bekerja untuk meningkatkan fleksibilitas, skalabilitas, dan keamanan pada jaringan. Yang pertama dari BIPs tersebut menggantikan skema tanda tangan digital Elliptic Curve Digital Signature Algorithm (ECDSA) dengan mekanisme yang lebih cepat dan lebih aman, Tanda Tangan Schnorr.

Artikel ini mengeksplorasi alternatif yang menguntungkan ini, dan bagaimana hal itu memengaruhi jaringan Bitcoin.

Apa itu Tanda Tangan Schnorr?

Tanda tangan Schnorr adalah skema tanda tangan digital yang menonjol karena kesederhanaannya. Tanda tangan Schnorr sedikit mirip dengan skema yang sebelumnya diimplementasikan, ECDSA, namun yang pertama memiliki beberapa keunggulan, termasuk transaksi multi-tanda tangan.

Tanda Tangan Schnorr diciptakan oleh seorang kriptografer Jerman sejak tahun 1980 namun gagal diterapkan dalam ruang kripto utama karena paten yang kedaluwarsa pada tahun 2008.

Apa itu Tanda Tangan Digital?

Semua mata uang kripto berputar di sekitar sesuatu yang disebut tanda tangan digital. Hal ini karena, di blockchain, kepemilikan tidak diwakili oleh konsep tradisional seperti dokumen legal dan tanda tangan fisik. Sifat digital dari mata uang kripto mengharuskan kepemilikan dibuktikan melalui data digital. Metode kriptografi untuk membuktikan kepemilikan ini dikenal sebagaitanda tangan digital.

Tanda tangan digital diciptakan melalui perhitungan matematika kompleks yang dikenal sebagai Kriptografi Kunci Privat-Publik. Semua transaksi Bitcoin termasuk dua jenis kunci, yaitu kunci publik dan kunci privat. Kunci privat pada dasarnya adalah sekelompok angka acak yang sangat sulit ditebak. Mereka dihasilkan secara acak oleh komputer dan hanya dapat diakses oleh pemilik akun atau pelaksana transaksi. Anda dapat menganggapnya sebagai kata sandi yang disimpan secara pribadi oleh pengguna dan dirahasiakan.

Kunci publik secara matematis terhubung dengan kunci privat. Tetapi tidak seperti yang terakhir, mereka adalah publik dan terlampir pada setiap transaksi yang dibuat pengguna dari alamat dompet yang sama. Inti dari pasangan kunci privat-publik adalah bahwa pemilik kunci privat dapat menghasilkan kunci publik yang sesuai, tetapi hal yang sama tidak dapat dilakukan secara terbalik.

Tanda tangan digital dibuat dengan membuktikan kepemilikan kunci pribadi tanpa mengungkapkan kunci itu sendiri. Proses ini melibatkan proses matematika kompleks seperti hashing dan struktur skrip. Sebelum transaksi apa pun di jaringan Bitcoin dapat diselesaikan, tanda tangan digital harus diciptakan dan diverifikasi.

Metode menciptakan dan memverifikasi tanda tangan ini dikenal sebagai skema. Bitcoin sebelumnya menggunakan skema ECDSA, yang bergantung pada kurva eliptis dan lapangan terbatas. Namun, dengan diperkenalkannya Taproot, para validator dan penambang jaringan memutuskan untuk mengubah skema tanda tangan digital ke Tanda Tangan Schnorr, mekanisme alternatif yang menawarkan lebih banyak keuntungan.

Apa itu ECDSA?

ECDSA adalah skema tanda tangan digital sebelumnya yang digunakan oleh Bitcoin dan metode itu dipilih terutama karena ketersediaannya. Pada saat penciptaan Bitcoin, ada paten pada tanda tangan Schnoor yang membuat skema tersebut eksklusif bagi penciptanya. Selain itu, skema ECDSA yang mengandalkan kurva eliptis dan lapangan hingga untuk pengantarannya adalah versi yang lebih teruji.

Bagaimana Cara Kerja Tanda Tangan Schnorr?

Seperti ECDSA, Tanda Tangan Schnorr bergantung pada teknik kriptografi pasangan kunci privat-publik. Namun, dalam skema ini, perhitungan matematika untuk memberikan tanda tangan digital sedikit berbeda.

Tanda Tangan Schnorr, dalam beberapa hal, merupakan versi yang ditingkatkan dari skema ECDSA. Komputasi Schnorr masih melibatkan kriptografi kurva eliptis (ECC); namun, masalahnya sedikit lebih disederhanakan, memungkinkan setiap transaksi memakan ruang (penyimpanan) yang lebih sedikit dalam blok. Tanda tangan ECDSA tidak memiliki ukuran penyimpanan standar, tetapi berada di antara 72 dan 71 byte. Di sisi lain, Tanda Tangan Schnorr lebih kompak, dengan ukuran tanda tangan maksimum 64 byte.

Perhitungan untuk tanda tangan digital dalam Schnorr juga disebut linear. Hal ini mengacu pada kesederhanaan komputasi yang memungkinkan untuk penyesuaian untuk menciptakan hasil kriptografi alternatif. Salah satu hasil tersebut adalah protokol MuSig, yang menggabungkan beberapa tanda tangan pada transaksi kompleks untuk membuat hanya satu tanda tangan, terlepas dari berapa banyak kunci publik yang terlibat.

Keuntungan dari Tanda Tangan Schnorr

Skema tanda tangan digital ECDSA menjabat sebagai algoritma tanda tangan digital Bitcoin selama lebih dari satu dekade karena berfungsi dengan baik. Namun perkembangan yang sebenarnya memerlukan inovasi baru atau lebih baik. Meskipun merupakan skema yang lebih tua, Schnorr menawarkan lebih banyak keunggulan bagi jaringan Bitcoin, yang paling utama adalah skalabilitas, salah satu masalah terbesar yang dihadapi jaringan Bitcoin sejak awalnya.

Skalabilitas

Skalabilitas adalah salah satu masalah yang paling umum dalam industri blockchain. Ini mengacu pada kapasitas jaringan untuk beroperasi secara efisien di bawah tekanan peningkatan transaksi serta peningkatan node blockchain. Sebagai jaringan utama, Bitcoin memiliki jutaan pengguna, tetapi jumlah itu sebelumnya membebani jaringan, menyebabkan peningkatan biaya transaksi dan waktu pemrosesan transaksi lambat. Komputasi Schnorr mengkompres transaksi menjadi ukuran yang lebih kecil (penyimpanan), sehingga mengurangi jumlah ruang yang digunakan oleh satu transaksi saat ditambahkan ke dalam blok. Dengan demikian, penambang dapat menambahkan lebih banyak transaksi ke dalam satu blok dan meningkatkan kecepatan pemrosesan transaksi secara keseluruhan dalam jaringan. Sebagai hasilnya, biaya transaksi dalam jaringan Bitcoin akan berkurang karena masalah skalabilitas terselesaikan.

Multi Tanda Tangan (Aggregasi Tanda Tangan)

Dengan ECDSA, tanda tangan digital khas melibatkan hanya satu kunci publik, sehingga ketika transaksi melibatkan beberapa pihak dan beberapa kunci, itu menciptakan beberapa tanda tangan, setara dengan jumlah kunci yang terlibat. Tanda tangan Schnorr membanggakan fitur yang dikenal sebagai linearitas, yang memungkinkan untuk menggabungkan transaksi yang melibatkan beberapa kunci publik (pihak) untuk menghasilkan tanda tangan digital tunggal. Transaksi semacam itu yang melibatkan beberapa pihak terlihat seperti transaksi lainnya. Dari sudut pandang privasi, ini merupakan peningkatan. Sebelumnya, transaksi multi-tanda tangan membutuhkan lebih banyak ruang dan mudah dibedakan dari transaksi tunggal biasa. Tetapi dengan MuSig, semua transaksi di jaringan terlihat sama dan tidak dapat dibedakan satu sama lain.

Transaksi tanda tangan ganda membuka jalan untuk verifikasi partai di jaringan Bitcoin. Biasanya, setiap tanda tangan dan setiap transaksi diverifikasi satu per satu. Proses tersebut seringkali memakan waktu dan sumber daya. Karena transaksi tanda tangan ganda diimplementasikan dengan menggabungkan semua kunci publik yang terlibat, node Bitcoin dapat memverifikasi tanda tangan secara berkelompok, mengurangi waktu dan daya komputasi yang digunakan untuk memverifikasi satu transaksi.

Schnorr dan Privasi

Tanda tangan Schnorr menawarkan peningkatan signifikan terhadap privasi dalam jaringan Bitcoin. Salah satu keunggulan utama mereka adalah kemampuan untuk memverifikasi tanda tangan multiple dengan efisien secara berkelompok dan menggabungkannya menjadi satu tanda tangan tunggal. Dengan meminimalkan ukuran transaksi, tanda tangan Schnorr membantu mengaburkan jumlah peserta yang terlibat dalam transaksi multi-tanda tangan, dengan demikian meningkatkan privasi dan kerahasiaan transaksi.

Tanda tangan Schnorr juga meningkatkan resistensi Bitcoin terhadap serangan malleability. Tanda tangan Schnorr tidak dapat dimodifikasi, artinya pihak ketiga tidak dapat mengubahnya tanpa membuat tanda tangan menjadi tidak valid. Properti ini mempertahankan integritas transaksi, sehingga mempromosikan privasi dan keamanan.

Mengapa Bitcoin menunggu begitu lama untuk menerapkan Schnorr?

Mengejutkan, tanda tangan Schnorr telah ada sejak tahun 1980-an, ketika mereka diciptakan olehClaus Peter Schnorr, seorang matematikawan dan kriptografer Jerman. Setelah menemukan skema tanda tangan digital yang lebih sederhana, dia mematenkannya, membatasi penggunaan idenya. Namun, paten tersebut kedaluwarsa pada tahun 2008 dan tidak diperpanjang.

Namun, ketika menginventarisasi Bitcoin pada tahun 2009, Satoshi Nakamotomemilih ECDSA, opsi yang lebih kompleks namun sumber terbuka. Pada saat itu, ECDSA sudah distandarisasi dan lebih banyak digunakan daripada Tanda Tangan Schnorr, karena paten terakhir baru-baru ini kedaluwarsa. Selain itu, ECDSA didukung oleh OpenSSL, sebuah perpustakaan kripto di mana kode dasar Bitcoin dibangun.

Jadi Bitcoin terus menerapkan ECDSA sebagai skema tanda tangan digitalnya tanpa pertentangan internal hingga tahun 2014 ketika itu diusulkan di forum Bitcoin Talk. Kontributor inti Bitcoin, Pieter Wuille, Jonas Nick, dan Tim Ruffing akhirnya menyusun Proposal Peningkatan Bitcoin yang menyoroti bagaimana Tanda Tangan Schnorr mungkin cocok ke dalam jaringan Bitcoin. Usulan mereka kemudian ditandai BIP 340 dan dimasukkan dalam Pembaruan Taproot tahun 2021.

Kesimpulan

Schnorr adalah sistem tanda tangan multi yang memungkinkan transaksi BTC diselesaikan dengan lebih sedikit data dibandingkan dengan sistem tanda tangan tradisional (ECDSA). Schnorr tidak hanya meningkatkan skalabilitas dan privasi penggunaan tanda tangan multi, seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, tetapi juga memungkinkan BIP lain, yang berpotensi membuka jalan bagi pengembangan masa depan seperti kontrak pintar di Bitcoin.