Bitcoin, le maître de la technologie d'extension native : interprétation de la technologie Taproot Consensus

Le 20 mai 2024, une équipe de développement Layer2 de Bitcoin a officiellement publié le livre blanc technique intitulé « Taproot Consensus : une solution BTC Layer2 décentralisée ». Ce livre blanc décrit en détail la manière dont Taproot Consensus est mis en œuvre, ainsi que la façon de combiner la signature Schnorr, MAST, les nœuds SPV de Bitcoin et d'autres technologies natives de Bitcoin pour construire une solution BTC Layer2 entièrement décentralisée.

La solution Taproot Consensus est l'aboutissement de la technologie d'extension native de Bitcoin. Elle ne modifie aucune ligne de code de Bitcoin, mais tire pleinement parti de plusieurs technologies natives de Bitcoin pour créer une combinaison innovante, avec une approche simple et une structure ingénieuse. Avant d'interpréter le livre jaune, il est nécessaire de passer en revue l'évolution technologique de Bitcoin afin de comprendre comment Taproot Consensus a émergé du fil de développement de Bitcoin.

Bitcoin : jalons du développement technologique

Le 31 octobre 2008, Satoshi Nakamoto a publié le livre blanc de Bitcoin, présentant un plan complet pour la mise en œuvre de la technologie Bitcoin. Le livre blanc mentionne la solution SPV (vérification simple des paiements), qui est une technologie permettant de vérifier les paiements sans avoir besoin d'exécuter un nœud complet.

Le 3 janvier 2009, Satoshi Nakamoto a miné le bloc de genèse de Bitcoin, marquant ainsi la naissance officielle de Bitcoin. Dans le code initial, Satoshi Nakamoto a utilisé la technologie de signature à courbe elliptique (ECDSA), plutôt que la technologie de signature Schnorr, qui convient mieux à Bitcoin, car la signature Schnorr n'était pas encore open source à l'époque.

En 2018, les développeurs principaux de Bitcoin ont officiellement proposé d'introduire des signatures Schnorr dans le réseau Bitcoin.

Le 14 novembre 2021, le Bitcoin a achevé la mise à niveau Taproot, et les signatures Schnorr ont été officiellement intégrées au réseau Bitcoin, ouvrant ainsi l'ère de la signature multiple décentralisée. La mise à niveau Taproot a également introduit MAST (Merkel Abstract Syntax Tree), permettant au Bitcoin de posséder des fonctionnalités similaires à celles des contrats intelligents.

La combinaison de la signature Schnorr et du MAST permet à Bitcoin d'être piloté par des instructions de code, établissant ainsi une base pour le développement des réseaux décentralisés à signatures multiples et des réseaux de deuxième couche de Bitcoin.

Aperçu de la solution de consensus Taproot

Le livre blanc de la technologie Taproot Consensus indique que, en raison de la nature non Turing complète du réseau Bitcoin, il n'est pas possible de réaliser directement des solutions d'extension Layer2 similaires aux Rollups d'Ethereum. Ainsi, Taproot Consensus fusionne la technologie Taproot de Bitcoin (signatures Schnorr et MAST), les nœuds légers SPV de Bitcoin et le mécanisme de consensus BFT PoS pour construire un réseau Layer2 décentralisé et hautement cohérent.

Taproot Consensus Architecture Détaillée

Le Consensus Taproot est composé de trois parties : Schnorr+MAST, Bitcoin SPV et Aura+Grandpa.

1. Schnorr+MAST : mise en œuvre de la gestion décentralisée des signatures multiples de Bitcoin, pilotée par le consensus du réseau de couche 2.

2. Bitcoin SPV : réaliser une synchronisation d'état avec la couche 1 de Bitcoin.

3. Aura+Grandpa : un protocole de consensus PoS Byzantine Fault Tolerant universel, garantissant une haute cohérence des nœuds du réseau.

Dans ce système, chaque validateur détient une clé privée BTC utilisée pour les signatures Schnorr. La clé publique agrégée générée par le schéma de signature multiple Musig2 forme un grand arbre MAST. Les validateurs réalisent des opérations de transfert BTC et de gravure en envoyant des BTC à l'adresse de signature seuil générée par l'arbre MAST, permettant ainsi la soumission de données du réseau principal BTC vers le réseau de deuxième couche. En même temps, chaque validateur agit comme un nœud léger SPV Bitcoin, capable de synchroniser l'état du réseau BTC de manière sécurisée et sans autorisation.

Comparaison avec d'autres solutions

Le livre jaune explique également en détail le processus de mise en œuvre de Musig2, ainsi que les différences avec d'autres projets BTC Layer2 (comme Mezo). Mezo est basé sur le protocole tBTC et utilise la multi-signature Bitcoin pour construire un réseau de signatures de seuil. Cependant, tBTC nécessite encore des signatures manuelles.

En revanche, le consensus Taproot combine un réseau multi-signatures avec un mécanisme de consensus BFT PoS, réalisant ainsi une véritable décentralisation. Ce design améliore non seulement l'évolutivité et l'utilisabilité du réseau Bitcoin, mais garantit également la sécurité et la cohérence des réseaux de deuxième couche.

Conclusion

Le livre blanc sur la technologie Taproot Consensus présente une solution de deuxième couche entièrement construite sur la technologie native de Bitcoin. Elle respecte et hérite non seulement de l'orientation technologique de Bitcoin, mais elle innove également en intégrant les technologies apportées par les mises à niveau successives de Bitcoin. Avec le développement continu de l'écosystème Bitcoin, cette véritable solution de deuxième couche décentralisée jouera un rôle important à l'avenir.