Erstellen und Überprüfen von Merkle-Bäumen mit OP_CAT

Im Anschluss an unsere Serie Nr. 1 zeigen wir, wie Merkle-Bäume mit OP_CAT erstellt und überprüft werden. Bei Bitcoin werden Merkle-Bäume als Datenstruktur zur Datenverifizierung, Synchronisierung und effektiven Verknüpfung der Transaktionen und Blöcke der Blockchain verwendet.

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Following our series #1, we demonstrate how to construct and verify Merkle trees using OP_CAT.

Im Anschluss an unsere Serie Nr. 1 zeigen wir, wie Merkle-Bäume mit OP_CAT erstellt und überprüft werden.

In Bitcoin, Merkle trees are used as the data structure for verifying data, synchronizing the blockchain, and efficiently linking transactions and blocks together. The OP_CAT opcode, which allows for the concatenation of two stack variables, can be used with SHA256 hashes of public keys to streamline the Merkle tree verification process within Bitcoin Script. OP_CAT uniquely allows for the creation and opening of entries in Merkle trees, as the fundamental operation for building and verifying Merkle trees involves concatenating two values and then hashing them.

Bei Bitcoin werden Merkle-Bäume als Datenstruktur zur Datenverifizierung, Synchronisierung der Blockchain und effizienten Verknüpfung von Transaktionen und Blöcken verwendet. Der OP_CAT-Opcode, der die Verkettung zweier Stack-Variablen ermöglicht, kann mit SHA256-Hashes öffentlicher Schlüssel verwendet werden, um den Merkle-Tree-Verifizierungsprozess innerhalb von Bitcoin Script zu optimieren. OP_CAT ermöglicht auf einzigartige Weise das Erstellen und Öffnen von Einträgen in Merkle-Bäumen, da der grundlegende Vorgang zum Erstellen und Überprüfen von Merkle-Bäumen die Verkettung zweier Werte und deren anschließendes Hashen umfasst.

There are many applications for Merkle trees. Here are a few prominent examples:

Es gibt viele Anwendungen für Merkle-Bäume. Hier einige prominente Beispiele:

Merkle proof

Merkle-Beweis

A Merkle proof is a cryptographic method used to verify that a particular transaction is included in a Merkle tree without having to download the entire blockchain. This is especially useful for lightweight clients and improving the efficiency of data verification.

Ein Merkle-Proof ist eine kryptografische Methode, mit der überprüft werden kann, ob eine bestimmte Transaktion in einem Merkle-Baum enthalten ist, ohne dass die gesamte Blockchain heruntergeladen werden muss. Dies ist besonders nützlich für leichtgewichtige Clients und verbessert die Effizienz der Datenüberprüfung.

Tree signature

Baumsignatur

A tree signature is a cryptographic method that improves the security and efficiency of digital signatures using tree structures, especially Merkle trees. This approach is used to generate a more compact and private proof that a message or set of messages has been signed by a particular key, compared to regular Multisig.

Eine Baumsignatur ist eine kryptografische Methode, die die Sicherheit und Effizienz digitaler Signaturen mithilfe von Baumstrukturen, insbesondere Merkle-Bäumen, verbessert. Dieser Ansatz wird verwendet, um im Vergleich zum regulären Multisig einen kompakteren und privateren Beweis dafür zu generieren, dass eine Nachricht oder eine Reihe von Nachrichten mit einem bestimmten Schlüssel signiert wurde.

Zero-Knowledge Proof

Zero-Knowledge-Beweis

STARK (Succinct Transparent Arguments of Knowledge) is a type of zero-knowledge proof system. STARKs are designed to allow a prover to prove the validity of a computation to a verifier without revealing any sensitive information about the computation itself. If OP_CAT were to be added to Bitcoin, it could potentially enable the implementation of a STARK verifier in Bitcoin Script, with work already underway on this. This would allow for secure and private transactions on the Bitcoin network. Compared to pairing-based proof systems like SNARK, STARK is considered to be more Bitcoin-friendly.

STARK (Succinct Transparent Arguments of Knowledge) ist eine Art wissensfreies Beweissystem. STARKs sollen es einem Prüfer ermöglichen, einem Prüfer die Gültigkeit einer Berechnung nachzuweisen, ohne vertrauliche Informationen über die Berechnung selbst preiszugeben. Wenn OP_CAT zu Bitcoin hinzugefügt würde, könnte es möglicherweise die Implementierung eines STARK-Verifizierers in Bitcoin Script ermöglichen, woran bereits gearbeitet wird. Dies würde sichere und private Transaktionen im Bitcoin-Netzwerk ermöglichen. Im Vergleich zu paarungsbasierten Beweissystemen wie SNARK gilt STARK als Bitcoin-freundlicher.

Implementation

Implementierung

The implementation of the Merkle tree using sCrypt is straightforward. The following code calculates the root hash of a merkle tree, given a leaf and its merkle path, typically used in verifying a merkle proof.

Die Implementierung des Merkle-Baums mit sCrypt ist unkompliziert. Der folgende Code berechnet den Root-Hash eines Merkle-Baums anhand eines Blatts und seines Merkle-Pfads, der normalerweise zur Überprüfung eines Merkle-Beweises verwendet wird.

Full code is at https://github.com/sCrypt-Inc/scrypt-btc-merkle.

Den vollständigen Code finden Sie unter https://github.com/sCrypt-Inc/scrypt-btc-merkle.

A single run results in the following transactions:

Ein einzelner Lauf führt zu folgenden Transaktionen:

Check the transaction on Mempool

Überprüfen Sie die Transaktion auf Mempool

Check the transaction on Mempool

Überprüfen Sie die Transaktion auf Mempool

Script versions

Skriptversionen

There are alternative implementations in bare scripts, like the one below. One major benefit of using sCrypt for implementing merkle trees is its readability and maintainability. Scripts are often very difficult to read and work on.

Es gibt alternative Implementierungen in einfachen Skripten, wie die folgende. Ein großer Vorteil der Verwendung von sCrypt zur Implementierung von Merkle-Bäumen ist seine Lesbarkeit und Wartbarkeit. Skripte sind oft sehr schwer zu lesen und zu bearbeiten.

OP_EXISTS

OP_EXISTS

Plz tell me you had a compiler to generate that

Bitte sagen Sie mir, dass Sie einen Compiler hatten, um das zu generieren

— Jerry – Bitcoin Bay (@Lightswarm) March 1, 2024

– Jerry – Bitcoin Bay (@Lightswarm) 1. März 2024

Stay tuned for more OP_CAT use cases.

Bleiben Sie dran für weitere OP_CAT-Anwendungsfälle.

Watch: sCrypt Hackathon students realize there’s more to blockchain

Sehen Sie: sCrypt-Hackathon-Studenten erkennen, dass Blockchain noch mehr zu bieten hat

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