El culminador de la tecnología de expansión nativa de Bitcoin: Interpretación de la tecnología Taproot Consensus

El 20 de mayo de 2024, un equipo de desarrollo de Bitcoin Layer2 lanzó oficialmente el libro técnico "Taproot Consensus: una solución BTC Layer2 descentralizada". Este libro blanco describe en detalle cómo se implementa Taproot Consensus y cómo combinar tecnologías nativas de Bitcoin como las firmas Schnorr, MAST y nodos SPV de Bitcoin para construir una solución BTC Layer2 completamente descentralizada.

La solución de consenso Taproot es la culminación de la tecnología de expansión nativa de Bitcoin. No se han realizado modificaciones en el código de Bitcoin, sino que se ha aprovechado la innovadora combinación de varias tecnologías nativas de Bitcoin, con un enfoque simple y una estructura ingeniosa. Antes de interpretar el libro amarillo, es necesario repasar la evolución técnica de Bitcoin para entender cómo Taproot Consensus ha surgido de la trayectoria de desarrollo de Bitcoin.

Hitos en el desarrollo de la tecnología Bitcoin

El 31 de octubre de 2008, Satoshi Nakamoto publicó el libro blanco de Bitcoin, proponiendo un plan completo para la implementación técnica de Bitcoin. En el libro blanco se mencionó la solución SPV (verificación de pagos simplificada), que es una tecnología que permite verificar pagos sin necesidad de ejecutar un nodo completo.

El 3 de enero de 2009, Satoshi Nakamoto minó el bloque génesis de Bitcoin, marcando el nacimiento oficial de Bitcoin. En el código inicial, Satoshi Nakamoto utilizó la tecnología de firma de curva elíptica (ECDSA), en lugar de la tecnología de firma de Schnorr, que es más adecuada para Bitcoin, porque en ese momento la firma de Schnorr aún no había sido de código abierto.

En 2018, los desarrolladores principales de Bitcoin propusieron oficialmente introducir la firma Schnorr en la red Bitcoin.

El 14 de noviembre de 2021, Bitcoin completó la actualización Taproot, incorporando oficialmente la firma Schnorr a la red de Bitcoin, inaugurando la era de múltiples firmas descentralizadas. La actualización Taproot también introdujo MAST (árbol de Merkle de abstracción sintáctica), lo que dotó a Bitcoin de funciones similares a las de un contrato inteligente.

La combinación de las firmas Schnorr y MAST permite que Bitcoin funcione a través de instrucciones de código, impulsando una red de múltiples firmas descentralizada, sentando las bases para el desarrollo de la segunda capa de Bitcoin.

Resumen de la solución de consenso Taproot

El libro blanco de la tecnología Taproot Consensus señala que, debido a la naturaleza no Turing-completa de la red Bitcoin, no se puede implementar directamente un esquema de escalado Layer2 similar a Rollup de Ethereum. Por lo tanto, Taproot Consensus fusiona la tecnología Taproot de Bitcoin (firmas Schnorr y MAST), nodos ligeros SPV de Bitcoin y el mecanismo de consenso BFT PoS, construyendo una red Layer2 descentralizada y altamente consistente.

Detalles de la arquitectura del consenso Taproot

El consenso Taproot se compone de tres partes: Schnorr+MAST, Bitcoin SPV y Aura+Grandpa:

1. Schnorr+MAST: Implementación de la gestión de múltiples firmas descentralizada de Bitcoin, impulsada por el consenso de la red de segunda capa.

2. Bitcoin SPV: lograr la sincronización del estado con la capa uno de Bitcoin.

3. Aura+Grandpa: un protocolo de consenso PoS de tolerancia a fallos bizantinos de uso general que garantiza una alta consistencia entre los nodos de la red.

En este sistema, cada validador posee una clave privada de BTC para firmas Schnorr. A través de la clave pública agregada generada por el esquema de firma múltiple Musig2, se forma un gran árbol MAST. Los validadores realizan transferencias de BTC y operaciones de grabado a la dirección de firma umbral generada por el árbol MAST, logrando la función de enviar datos desde la red principal de BTC a la red de segunda capa. Al mismo tiempo, cada validador actúa como un nodo ligero SPV de Bitcoin, pudiendo sincronizar de manera segura y sin permisos el estado de la red de BTC.

Comparación con otras soluciones

El libro amarillo también explica detalladamente el proceso de implementación de Musig2, así como las diferencias con otros proyectos de BTC Layer2, como Mezo. Mezo se basa en el protocolo tBTC y utiliza firmas múltiples de Bitcoin para construir una red de firmas umbral. Sin embargo, tBTC aún requiere firmas manuales.

En comparación, el Consenso Taproot combina redes multi-firma con el mecanismo de consenso BFT PoS, logrando una verdadera descentralización. Este diseño no solo mejora la escalabilidad y usabilidad de la red Bitcoin, sino que también garantiza la seguridad y consistencia de la red de segunda capa.

Conclusión

El libro blanco de la técnica de consenso Taproot presenta una solución de segunda capa completamente construida sobre la tecnología nativa de Bitcoin. No solo respeta y hereda la dirección técnica de Bitcoin, sino que también combina la innovación tecnológica traída por las actualizaciones de Bitcoin a lo largo del tiempo. Con el continuo desarrollo del ecosistema de Bitcoin, esta verdadera solución de segunda capa descentralizada desempeñará un papel importante en el futuro.