O culminar da tecnologia de expansão nativa do Bitcoin: interpretação da tecnologia Taproot Consensus

No dia 20 de maio de 2024, uma equipe de desenvolvimento de Layer2 de Bitcoin lançou oficialmente o livro técnico intitulado "Taproot Consensus: uma solução BTC Layer2 descentralizada". Este livro técnico descreve detalhadamente a forma de implementação do Taproot Consensus, bem como como combinar assinaturas Schnorr, MAST, nós SPV de Bitcoin e outras tecnologias nativas do Bitcoin para construir uma solução BTC Layer2 totalmente descentralizada.

A solução Taproot Consensus é a culminação da tecnologia de expansão nativa do Bitcoin. Não houve nenhuma modificação no código do Bitcoin, mas sim uma combinação inovadora que aproveita plenamente várias tecnologias nativas do Bitcoin, com uma abordagem simples e uma estrutura engenhosa. Antes de interpretar o livro amarelo, é necessário revisar a trajetória de desenvolvimento tecnológico do Bitcoin para entender como o Taproot Consensus surgiu do desenvolvimento do Bitcoin.

Bitcoin tecnologia desenvolvimento marco

No dia 31 de outubro de 2008, Satoshi Nakamoto publicou o white paper do Bitcoin, apresentando uma solução completa para a implementação da tecnologia Bitcoin. O white paper mencionou a solução SPV (verificação de pagamento simples), que é uma tecnologia que permite verificar pagamentos sem a necessidade de executar um nó completo.

Em 3 de janeiro de 2009, Satoshi Nakamoto minerou o bloco gênesis do Bitcoin, marcando o nascimento oficial do Bitcoin. No código inicial, Satoshi Nakamoto usou a tecnologia de assinatura de curva elíptica (ECDSA), em vez da tecnologia de assinatura de Schnorr, que seria mais adequada para o Bitcoin, porque na época a assinatura de Schnorr ainda não havia sido open source.

Em 2018, os desenvolvedores principais do Bitcoin propuseram oficialmente a introdução de assinaturas Schnorr na rede Bitcoin.

No dia 14 de novembro de 2021, o Bitcoin completou a atualização Taproot, com a assinatura Schnorr sendo oficialmente incorporada à rede Bitcoin, inaugurando a era da multi-assinatura descentralizada. A atualização Taproot também introduziu o MAST (árvore de sintaxe abstrata de Merkle), conferindo ao Bitcoin funcionalidades semelhantes a contratos inteligentes.

A combinação das assinaturas Schnorr e MAST permite que o Bitcoin seja impulsionado por instruções de código, criando uma rede de múltiplas assinaturas descentralizada, que estabelece a base para o desenvolvimento da rede de segunda camada do Bitcoin.

Taproot Consensus Solução de Visão Geral

O white paper da tecnologia Taproot Consensus aponta que, devido à natureza não Turing completa da rede Bitcoin, não é possível implementar diretamente uma solução de escalonamento Layer2 semelhante ao Rollup do Ethereum. Assim, o Taproot Consensus combina a tecnologia Taproot do Bitcoin (assinaturas Schnorr e MAST), nós leves SPV do Bitcoin e o mecanismo de consenso BFT PoS, construindo uma rede Layer2 descentralizada e altamente consistente.

Detalhes da Arquitetura do Consenso Taproot

O Consenso Taproot é composto por três partes: Schnorr+MAST, Bitcoin SPV e Aura+Grandpa:

1. Schnorr+MAST: implementar a gestão de multi-assinaturas descentralizada do Bitcoin, impulsionada pelo consenso da rede de segunda camada.

2. Bitcoin SPV: implementar a sincronização do estado com a camada um do Bitcoin.

3. Aura+Grandpa: um protocolo de consenso PoS de tolerância a falhas bizantinas genérico, que garante uma alta consistência entre os nós da rede.

No sistema, cada validador possui uma chave privada de BTC para assinaturas Schnorr. A chave pública agregada gerada pelo esquema de múltiplas assinaturas Musig2 forma uma grande árvore MAST. Os validadores realizam transferências de BTC e operações de gravação para o endereço de assinatura de limite gerado pela árvore MAST, permitindo a funcionalidade de submissão de dados da rede principal BTC para a rede de segunda camada. Simultaneamente, cada validador atua como um nó leve SPV do Bitcoin, podendo sincronizar o estado da rede BTC de forma segura e sem permissão.

Comparação com outras soluções

O livro amarelo também explica detalhadamente o processo de implementação do Musig2, bem como as diferenças em relação a outros projetos de BTC Layer2, como o Mezo. O Mezo é baseado no protocolo tBTC e utiliza a multi-assinatura do Bitcoin para construir uma rede de assinaturas de limiar. No entanto, o tBTC ainda requer assinaturas manuais.

Em comparação, o Consenso Taproot combina redes multiassinatura com o mecanismo de consenso BFT PoS, alcançando uma verdadeira descentralização. Este design não apenas melhora a escalabilidade e a usabilidade da rede Bitcoin, mas também garante a segurança e a consistência da rede de segunda camada.

Conclusão

O livro branco da tecnologia Taproot Consensus apresenta uma solução de segunda camada totalmente construída com base na tecnologia nativa do Bitcoin. Ele não apenas respeita e herda a direção técnica do Bitcoin, mas também inova ao combinar as tecnologias trazidas pelas atualizações do Bitcoin ao longo do tempo. Com o contínuo desenvolvimento do ecossistema Bitcoin, essa verdadeira solução de segunda camada descentralizada desempenhará um papel importante no futuro.