Chef-d'œuvre de la technologie native du Bitcoin : analyse approfondie du livre blanc de la technologie Taproot Consensus
Le 20 mai 2024, une équipe de développement de Layer2 pour Bitcoin a publié le livre blanc technique intitulé "Taproot Consensus : une solution décentralisée BTC Layer2". Ce document décrit en détail la manière de mettre en œuvre Taproot Consensus, ainsi que comment combiner les signatures Schnorr, MAST, les nœuds SPV Bitcoin et d'autres technologies natives de Bitcoin pour construire une solution BTC Layer2 complètement décentralisée.
Après avoir lu l'intégralité du texte, il n'est pas difficile de constater que la solution Taproot Consensus est l'aboutissement de la technologie d'extension native de Bitcoin. Elle n'a effectué aucune modification au code de Bitcoin, mais a habilement combiné plusieurs technologies clés de Bitcoin, avec une pensée claire et une structure ingénieuse.
Avant d'explorer en profondeur le livre jaune, il est nécessaire de revoir le parcours de développement technologique de Bitcoin, ce qui aide à comprendre comment le Consensus Taproot s'est progressivement formé à partir de l'évolution de Bitcoin.
I. Jalons du développement technologique de Bitcoin
Le 31 octobre 2008, Satoshi Nakamoto a publié le document "Bitcoin : un système de paiement électronique de pair à pair" qui a officiellement présenté la solution technique complète pour Bitcoin. Le huitième chapitre du document mentionne la solution SPV (Simple Payment Verification), c'est-à-dire la vérification de paiement simple, qui est une méthode technique permettant de vérifier les paiements sans exécuter un nœud complet de Bitcoin, en conservant uniquement les en-têtes de blocs.
Le 3 janvier 2009, Satoshi Nakamoto a miné le bloc genesis sur un petit serveur à Helsinki, marquant ainsi la naissance officielle de Bitcoin. Il est à noter que le code initial de Bitcoin utilisait la technologie de signature par courbe elliptique (ECDSA), et non la technologie de signature de Schnorr, plus adaptée à Bitcoin. Cela est dû au fait que la signature de Schnorr n'était pas encore open source à l'époque et était encore sous protection de brevet.
En 2018, après des années de vérifications répétées, les développeurs principaux de Bitcoin ont officiellement proposé le BIP, suggérant d'introduire la signature Schnorr dans le réseau Bitcoin.
Le 14 novembre 2021, Bitcoin a terminé la mise à niveau Taproot, et les signatures Schnorr ont été officiellement intégrées au réseau Bitcoin, marquant le début d'une nouvelle ère de multisignatures décentralisées. En plus des signatures Schnorr, la mise à niveau Taproot a également introduit MAST (Merkelized Abstract Syntax Trees), c'est-à-dire les arbres de syntaxe abstraite de Merkel, une technologie qui permet à Bitcoin de bénéficier de fonctionnalités similaires à celles des contrats intelligents.
La signature Schnorr peut étendre les adresses multi-signatures de Bitcoin à plus de 1000, tandis que MAST peut activer l'adresse de signature Schnorr pour des multi-signatures via un programme Bitcoin. Par conséquent, la combinaison de la signature Schnorr et de MAST permet de créer un réseau de multi-signatures décentralisé en Bitcoin qui ne nécessite pas de signatures manuelles, mais qui est piloté par des instructions de code Bitcoin.
Cela signifie que le Bitcoin peut dépasser une couche de limitations de manière décentralisée, permettant des scénarios d'affaires plus complexes et plus riches sur la seconde couche. La solution Taproot Consensus est en effet le résultat d'une itération technologique de 13 ans pour le Bitcoin, de 2008 à 2021.
Deux, aperçu de la solution de consensus Taproot
Le livre blanc de la technologie Taproot Consensus commence par indiquer que la nature non Turing-complete du réseau Bitcoin limite sa capacité à réaliser directement des solutions d'extension de type Layer2 similaires à celles des Rollups d'Ethereum. La couche de contrats script du réseau Bitcoin ne peut effectuer que des opérations de transfert simples et ne peut pas prendre en charge des fonctions de contrats intelligents plus complexes. Par conséquent, il est impossible de construire une solution d'extension Layer2 uniquement à partir de la couche de script de Bitcoin.
Cette description résume bien la non-complétude de Turing du réseau Bitcoin, ainsi que la limitation des contrats scripts Bitcoin qui ne peuvent exécuter que des opérations de transfert. Par conséquent, la bonne direction pour l'extension de Bitcoin n'est pas de travailler sur le réseau de première couche, mais d'utiliser les capacités existantes de Bitcoin pour construire une solution d'extension de deuxième couche complètement décentralisée.
Le Consensus Taproot combine la technologie Taproot de Bitcoin (signature Schnorr et MAST), les nœuds légers SPV de Bitcoin ainsi que le mécanisme de consensus BFT PoS pour construire un réseau Layer2 décentralisé et hautement cohérent.
Trois, explication détaillée de l'architecture du consensus Taproot
Le consensus Taproot se compose de trois parties : Schnorr+Mast, Bitcoin SPV et Aura+Grandpa.
Schnorr+Mast, en combinant ces deux technologies natives apportées par la mise à niveau Taproot de Bitcoin, permet une gestion décentralisée des signatures multiples de Bitcoin sans nécessiter de signatures manuelles, mais en utilisant le code Bitcoin pour fonctionner.
Ces codes sont pilotés par le consensus atteint par le réseau de deuxième couche. Comment le réseau de deuxième couche atteint le consensus et comment ce consensus est synchronisé avec l'état de la couche de Bitcoin, c'est le rôle du consensus Bitcoin SPV+BFT POS (Aura+Grandpa).
Bitcoin SPV est un moyen de vérification des paiements simple proposé par Satoshi Nakamoto, qui permet de synchroniser et de vérifier les transactions Bitcoin sans avoir à exécuter un nœud complet. Cette caractéristique permet au Consensus Taproot de synchroniser l'état des BTC dans un environnement entièrement décentralisé, sans aucune autorisation.
Aura+Grandpa est un protocole de consensus PoS avancé qui réalise une tolérance aux pannes byzantines, garantissant une haute cohérence des nœuds du réseau grâce à un protocole distribué.
Le fonctionnement du Consensus Taproot en trois parties peut être résumé comme suit : dans le système, chaque validateurs détient une clé privée BTC pour la signature Schnorr. Grâce au schéma de signature multiple Musig2, une clé publique agrégée Pagg est générée, formant un grand arbre MAST. Une fois la valeur de hachage racine de l'arbre MAST générée, les validateurs réalisent des transferts BTC et des opérations de gravure vers l'adresse de signature de seuil générée par l'arbre MAST, permettant la soumission de données du réseau principal BTC vers le réseau de couche 2. En même temps, chaque validateur agit en tant que nœud léger SPV Bitcoin, capable de synchroniser en toute sécurité et sans autorisation l'état du réseau BTC.
En résumé, le Consensus Taproot utilise Schnorr+Mast pour construire une gestion décentralisée des multi-signatures BTC au niveau de la couche Bitcoin, tandis que la couche deux exécute le réseau de nœuds SPV de Bitcoin, ces nœuds pouvant synchroniser l'état des données de la couche Bitcoin. Pour garantir la sécurité et la fiabilité de la couche deux, le réseau de nœuds SPV de Bitcoin est intégré avec Aura+Grandpa, ce qui confère au réseau de nœuds SPV de Bitcoin un niveau de sécurité en termes de consensus BFT. La gestion des actifs du réseau de couche deux n'est pas assurée par certains multi-signataires, mais repose sur le consensus BFT pour réaliser une véritable décentralisation.
Quatre, autres détails techniques du livre jaune
En plus du cadre technique mentionné ci-dessus, le livre blanc Taproot Consensus explique également en détail les détails techniques de l'implémentation des signatures Schnorr, MAST, des nœuds légers PSV de Bitcoin, Aura+Grandpa, etc. Pour ceux qui souhaitent apprendre et comprendre les dernières technologies de Bitcoin, ce livre blanc est un matériel d'apprentissage très complet et détaillé.
Le livre jaune explique également en détail le processus de mise en œuvre de Musig2, ainsi que les différences avec les projets BTC Layer2 bien connus. La structure technologique sous-jacente de certains projets est basée sur le protocole tBTC, utilisant la multi-signature de Bitcoin pour construire un réseau de signatures seuil. Mais c'est toujours un réseau de multi-signataires nécessitant une signature manuelle. Pour réaliser réellement un système qui ne repose pas sur les humains mais qui est alimenté par le consensus, il est nécessaire de combiner le réseau de multi-signatures avec le mécanisme de consensus BFT PoS.
Le plan de consensus Taproot adopte ce design plus avancé. En combinant les signatures Schnorr, MAST, les nœuds légers SPV Bitcoin ainsi que les mécanismes de consensus Byzantine Fault Tolerance Aura et Grandpa, il construit une solution d'extension décentralisée Layer2 hautement cohérente et sécurisée. Cette fusion améliore non seulement l'évolutivité et l'utilisabilité du réseau Bitcoin, mais elle garantit également la sécurité et la cohérence du réseau de deuxième couche.
Résumé
Ce livre blanc technique décrit de manière systématique et complète le plan de mise en œuvre et les détails techniques du Consensus Taproot, présentant une solution de couche deux entièrement construite sur la technologie native de Bitcoin.
Taproot Consensus respecte et hérite non seulement de l'orientation technique originale de Bitcoin, mais combine également les innovations techniques apportées par les différentes mises à niveau de Bitcoin, constituant ainsi une véritable synthèse des technologies d'extension natives de Bitcoin.
Avec le développement continu de l'écosystème Bitcoin, les gens commenceront progressivement à réaliser que de véritables solutions de couche 2 décentralisées pour Bitcoin sont la voie incontournable du développement de l'écosystème Bitcoin, et que des solutions comme Taproot Consensus brilleront à l'avenir.
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FOMOSapien
· Il y a 10h
La technologie Bitcoin évolue à un rythme effréné !
Taproot Consensus : l'aboutissement de la technologie native de Bitcoin
Chef-d'œuvre de la technologie native du Bitcoin : analyse approfondie du livre blanc de la technologie Taproot Consensus
Le 20 mai 2024, une équipe de développement de Layer2 pour Bitcoin a publié le livre blanc technique intitulé "Taproot Consensus : une solution décentralisée BTC Layer2". Ce document décrit en détail la manière de mettre en œuvre Taproot Consensus, ainsi que comment combiner les signatures Schnorr, MAST, les nœuds SPV Bitcoin et d'autres technologies natives de Bitcoin pour construire une solution BTC Layer2 complètement décentralisée.
Après avoir lu l'intégralité du texte, il n'est pas difficile de constater que la solution Taproot Consensus est l'aboutissement de la technologie d'extension native de Bitcoin. Elle n'a effectué aucune modification au code de Bitcoin, mais a habilement combiné plusieurs technologies clés de Bitcoin, avec une pensée claire et une structure ingénieuse.
Avant d'explorer en profondeur le livre jaune, il est nécessaire de revoir le parcours de développement technologique de Bitcoin, ce qui aide à comprendre comment le Consensus Taproot s'est progressivement formé à partir de l'évolution de Bitcoin.
I. Jalons du développement technologique de Bitcoin
Le 31 octobre 2008, Satoshi Nakamoto a publié le document "Bitcoin : un système de paiement électronique de pair à pair" qui a officiellement présenté la solution technique complète pour Bitcoin. Le huitième chapitre du document mentionne la solution SPV (Simple Payment Verification), c'est-à-dire la vérification de paiement simple, qui est une méthode technique permettant de vérifier les paiements sans exécuter un nœud complet de Bitcoin, en conservant uniquement les en-têtes de blocs.
Le 3 janvier 2009, Satoshi Nakamoto a miné le bloc genesis sur un petit serveur à Helsinki, marquant ainsi la naissance officielle de Bitcoin. Il est à noter que le code initial de Bitcoin utilisait la technologie de signature par courbe elliptique (ECDSA), et non la technologie de signature de Schnorr, plus adaptée à Bitcoin. Cela est dû au fait que la signature de Schnorr n'était pas encore open source à l'époque et était encore sous protection de brevet.
En 2018, après des années de vérifications répétées, les développeurs principaux de Bitcoin ont officiellement proposé le BIP, suggérant d'introduire la signature Schnorr dans le réseau Bitcoin.
Le 14 novembre 2021, Bitcoin a terminé la mise à niveau Taproot, et les signatures Schnorr ont été officiellement intégrées au réseau Bitcoin, marquant le début d'une nouvelle ère de multisignatures décentralisées. En plus des signatures Schnorr, la mise à niveau Taproot a également introduit MAST (Merkelized Abstract Syntax Trees), c'est-à-dire les arbres de syntaxe abstraite de Merkel, une technologie qui permet à Bitcoin de bénéficier de fonctionnalités similaires à celles des contrats intelligents.
La signature Schnorr peut étendre les adresses multi-signatures de Bitcoin à plus de 1000, tandis que MAST peut activer l'adresse de signature Schnorr pour des multi-signatures via un programme Bitcoin. Par conséquent, la combinaison de la signature Schnorr et de MAST permet de créer un réseau de multi-signatures décentralisé en Bitcoin qui ne nécessite pas de signatures manuelles, mais qui est piloté par des instructions de code Bitcoin.
Cela signifie que le Bitcoin peut dépasser une couche de limitations de manière décentralisée, permettant des scénarios d'affaires plus complexes et plus riches sur la seconde couche. La solution Taproot Consensus est en effet le résultat d'une itération technologique de 13 ans pour le Bitcoin, de 2008 à 2021.
Deux, aperçu de la solution de consensus Taproot
Le livre blanc de la technologie Taproot Consensus commence par indiquer que la nature non Turing-complete du réseau Bitcoin limite sa capacité à réaliser directement des solutions d'extension de type Layer2 similaires à celles des Rollups d'Ethereum. La couche de contrats script du réseau Bitcoin ne peut effectuer que des opérations de transfert simples et ne peut pas prendre en charge des fonctions de contrats intelligents plus complexes. Par conséquent, il est impossible de construire une solution d'extension Layer2 uniquement à partir de la couche de script de Bitcoin.
Cette description résume bien la non-complétude de Turing du réseau Bitcoin, ainsi que la limitation des contrats scripts Bitcoin qui ne peuvent exécuter que des opérations de transfert. Par conséquent, la bonne direction pour l'extension de Bitcoin n'est pas de travailler sur le réseau de première couche, mais d'utiliser les capacités existantes de Bitcoin pour construire une solution d'extension de deuxième couche complètement décentralisée.
Le Consensus Taproot combine la technologie Taproot de Bitcoin (signature Schnorr et MAST), les nœuds légers SPV de Bitcoin ainsi que le mécanisme de consensus BFT PoS pour construire un réseau Layer2 décentralisé et hautement cohérent.
Trois, explication détaillée de l'architecture du consensus Taproot
Le consensus Taproot se compose de trois parties : Schnorr+Mast, Bitcoin SPV et Aura+Grandpa.
Schnorr+Mast, en combinant ces deux technologies natives apportées par la mise à niveau Taproot de Bitcoin, permet une gestion décentralisée des signatures multiples de Bitcoin sans nécessiter de signatures manuelles, mais en utilisant le code Bitcoin pour fonctionner.
Ces codes sont pilotés par le consensus atteint par le réseau de deuxième couche. Comment le réseau de deuxième couche atteint le consensus et comment ce consensus est synchronisé avec l'état de la couche de Bitcoin, c'est le rôle du consensus Bitcoin SPV+BFT POS (Aura+Grandpa).
Bitcoin SPV est un moyen de vérification des paiements simple proposé par Satoshi Nakamoto, qui permet de synchroniser et de vérifier les transactions Bitcoin sans avoir à exécuter un nœud complet. Cette caractéristique permet au Consensus Taproot de synchroniser l'état des BTC dans un environnement entièrement décentralisé, sans aucune autorisation.
Aura+Grandpa est un protocole de consensus PoS avancé qui réalise une tolérance aux pannes byzantines, garantissant une haute cohérence des nœuds du réseau grâce à un protocole distribué.
Le fonctionnement du Consensus Taproot en trois parties peut être résumé comme suit : dans le système, chaque validateurs détient une clé privée BTC pour la signature Schnorr. Grâce au schéma de signature multiple Musig2, une clé publique agrégée Pagg est générée, formant un grand arbre MAST. Une fois la valeur de hachage racine de l'arbre MAST générée, les validateurs réalisent des transferts BTC et des opérations de gravure vers l'adresse de signature de seuil générée par l'arbre MAST, permettant la soumission de données du réseau principal BTC vers le réseau de couche 2. En même temps, chaque validateur agit en tant que nœud léger SPV Bitcoin, capable de synchroniser en toute sécurité et sans autorisation l'état du réseau BTC.
En résumé, le Consensus Taproot utilise Schnorr+Mast pour construire une gestion décentralisée des multi-signatures BTC au niveau de la couche Bitcoin, tandis que la couche deux exécute le réseau de nœuds SPV de Bitcoin, ces nœuds pouvant synchroniser l'état des données de la couche Bitcoin. Pour garantir la sécurité et la fiabilité de la couche deux, le réseau de nœuds SPV de Bitcoin est intégré avec Aura+Grandpa, ce qui confère au réseau de nœuds SPV de Bitcoin un niveau de sécurité en termes de consensus BFT. La gestion des actifs du réseau de couche deux n'est pas assurée par certains multi-signataires, mais repose sur le consensus BFT pour réaliser une véritable décentralisation.
Quatre, autres détails techniques du livre jaune
En plus du cadre technique mentionné ci-dessus, le livre blanc Taproot Consensus explique également en détail les détails techniques de l'implémentation des signatures Schnorr, MAST, des nœuds légers PSV de Bitcoin, Aura+Grandpa, etc. Pour ceux qui souhaitent apprendre et comprendre les dernières technologies de Bitcoin, ce livre blanc est un matériel d'apprentissage très complet et détaillé.
Le livre jaune explique également en détail le processus de mise en œuvre de Musig2, ainsi que les différences avec les projets BTC Layer2 bien connus. La structure technologique sous-jacente de certains projets est basée sur le protocole tBTC, utilisant la multi-signature de Bitcoin pour construire un réseau de signatures seuil. Mais c'est toujours un réseau de multi-signataires nécessitant une signature manuelle. Pour réaliser réellement un système qui ne repose pas sur les humains mais qui est alimenté par le consensus, il est nécessaire de combiner le réseau de multi-signatures avec le mécanisme de consensus BFT PoS.
Le plan de consensus Taproot adopte ce design plus avancé. En combinant les signatures Schnorr, MAST, les nœuds légers SPV Bitcoin ainsi que les mécanismes de consensus Byzantine Fault Tolerance Aura et Grandpa, il construit une solution d'extension décentralisée Layer2 hautement cohérente et sécurisée. Cette fusion améliore non seulement l'évolutivité et l'utilisabilité du réseau Bitcoin, mais elle garantit également la sécurité et la cohérence du réseau de deuxième couche.
Résumé
Ce livre blanc technique décrit de manière systématique et complète le plan de mise en œuvre et les détails techniques du Consensus Taproot, présentant une solution de couche deux entièrement construite sur la technologie native de Bitcoin.
Taproot Consensus respecte et hérite non seulement de l'orientation technique originale de Bitcoin, mais combine également les innovations techniques apportées par les différentes mises à niveau de Bitcoin, constituant ainsi une véritable synthèse des technologies d'extension natives de Bitcoin.
Avec le développement continu de l'écosystème Bitcoin, les gens commenceront progressivement à réaliser que de véritables solutions de couche 2 décentralisées pour Bitcoin sont la voie incontournable du développement de l'écosystème Bitcoin, et que des solutions comme Taproot Consensus brilleront à l'avenir.