Биткойн оригинальная расширяющая технология: анализ технологии Taproot Consensus

20 мая 2024 года команда BEVM выпустила технический документ "Taproot Consensus: децентрализованное решение BTC Layer2". Этот документ подробно описывает способ реализации Taproot Consensus, а также то, как объединить подписи Шнорра, MAST, узлы SPV Биткойна и другие родные технологии Биткойна для создания полностью децентрализованного решения BTC Layer2.

Taproot Consensus является итогом разработки оригинальной технологии расширения Биткойн. Он не вносит никаких изменений в код Биткойн, а巧妙но сочетает несколько оригинальных технологий Биткойн, имеет простую концепцию и изящную структуру. Чтобы лучше понять процесс эволюции Taproot Consensus, нам необходимо вспомнить о развитии технологий Биткойн.

Биткойн технические достижения

31 октября 2008 года Сатоши Накамото опубликовал статью "Биткойн: одноранговая электронная денежная система", в которой впервые представил полное техническое решение для Биткойна. В восьмой главе статьи описывается технология SPV (Simple Payment Verification) – простая проверка платежей, которая позволяет проверять платежи без необходимости запуска полного узла, достаточно сохранить заголовки блоков.

3 января 2009 года Сатоши Накамото добывал генезис-блок на сервере в Хельсинки, что ознаменовало официальное рождение Биткойна. Стоит отметить, что изначально Биткойн использовал технологию подписи на эллиптической кривой (ECDSA), а не более подходящую технологию подписи Шнорра. Это произошло потому, что на тот момент подпись Шнорра еще не была открыта и находилась под патентной защитой.

Подпись Шнорра сохраняет все функции и предположения безопасности подписи эллиптической кривой, одновременно преодолевая ограничение на 15-кратные мультиподписи в Биткойне, что позволяет управлять более чем 1000 адресами совместно, не влияя на скорость подписания.

В 2018 году, после многолетней проверки, разработчики ядра Биткойн, такие как Грегори Максвелл, официально предложили внедрить подписи Шнорра в сеть Биткойн.

14 ноября 2021 года Биткойн завершил обновление Taproot, официально введя подписи Шнорра и открыв новую эпоху децентрализованного мультиподписания. Кроме подписи Шнорра, обновление Taproot также внедрило технологию MAST (Merkelized Abstract Syntax Trees), что дало Биткойну функции, подобные смарт-контрактам.

Комбинация подписей Шнорра и MAST позволяет Биткойну управлять децентрализованной многоподписной сетью с помощью программного кода, что положило основу для развития второго уровня Биткойна.

Обзор решения Taproot Consensus

Документ о технологии консенсуса Taproot указывает на то, что нетьюрингова природа сети Биткойн ограничивает ее возможность напрямую реализовывать решения для расширения Layer2, подобные Rollup в Эфириуме. Уровень скриптовых контрактов сети Биткойн может выполнять только простые операции перевода и не может поддерживать сложные функции смарт-контрактов. Таким образом, чисто с уровня скриптов Биткойн построить решение для расширения Layer2 невозможно.

Taproot Consensus решение объединяет технологию Taproot Биткойна (Schnorr подписи и MAST), легкие узлы SPV Биткойна и механизм консенсуса BFT PoS, создавая децентрализованную и высоко согласованную сеть Layer2.

Подробное объяснение архитектуры консенсуса Taproot

Консенсус Taproot состоит из трех частей: Schnorr+Mast, Bitcoin SPV и Aura+Grandpa.

Schnorr+Mast использует родные технологии, обеспеченные обновлением Taproot Биткойн, для реализации децентрализованного управления многими подписями в Биткойн, которое может управляться с помощью кода, а не вручную.

Биткойн SPV — это способ простой проверки платежей, предложенный Сатоши Накамото, который позволяет синхронизировать и проверять биткойн-транзакции без необходимости запуска полного узла. Это позволяет Taproot Consensus синхронизировать состояние BTC в полностью децентрализованной среде без необходимости получения разрешения.

Aura+Grandpa является универсальным протоколом консенсуса PoS с высоким уровнем согласованности, обеспечивающим высокую согласованность узлов сети.

Принцип работы Taproot Consensus следующий:

В системе BEVM каждый валидатор обладает BTC-ключом для подписей Schnorr. Аггрегированное публичное ключевое значение Pagg, сгенерированное с помощью схемы многофакторной подписи Musig2, формирует большое дерево MAST. Валидаторы осуществляют переводы BTC и операции гравировки на адреса пороговых подписей, созданные деревом MAST, что позволяет отправлять данные из основной сети BTC в сеть BEVM. В то же время каждый валидатор является легким узлом Bitcoin SPV, который может безопасно и без разрешений синхронизировать состояние сети BTC.

Короче говоря, консенсус Taproot использует Schnorr+Mast для создания децентрализованного управления многими подписями BTC на первом уровне Биткойна и работает на сети узлов SPV второго уровня Биткойна. Например, в сети BEVM второго уровня полностью работают узлы SPV Биткойна, которые могут синхронизировать состояние данных первого уровня Биткойна. BEVM объединяет сеть узлов SPV Биткойна с Aura+Grandpa, что обеспечивает уровень безопасности BFT консенсуса и достигает истинной децентрализации.

Технические детали и инновации

Белая книга Taproot Consensus также подробно объясняет детали реализации таких технологий, как подпись Шнорра, MAST, легкие узлы Биткойн PSV, Aura+Grandpa и процесс реализации Musig2.

Желтая книга также сравнила различия между известным проектом BTC Layer2 Mezo и Taproot Consensus. Mezo основан на протоколе tBTC и использует многоподпись Биткойна для создания сети с ограниченной подписью. Однако tBTC все еще требует многоподписной сети из 9 человек, в то время как Taproot Consensus сочетает многоподписную сеть с механизмом консенсуса BFT PoS, что обеспечивает настоящую децентрализацию.

Итоги

Технический желтый документ команды BEVM подробно описывает реализацию Taproot Consensus и технические детали, демонстрируя полностью построенное на оригинальной технологии Биткойна решение второго уровня. Taproot Consensus не только наследует техническое направление Биткойна, но и сочетает технологии, принесенные обновлениями Биткойна, для инноваций, являясь кульминацией оригинальной технологии расширения Биткойна.

С развитием экосистемы Биткойн настоящие децентрализованные решения второго уровня для Биткойн станут неизбежной тенденцией, решения типа Taproot Consensus имеют все шансы в будущем блеснуть.

! Коллекция технологий масштабирования Bitcoin Native Scale: всесторонняя интерпретация Желтой книги технологии BEVM