A obra-prima da tecnologia nativa do Bitcoin: Análise profunda da tecnologia do consenso Taproot - livro amarelo
No dia 20 de maio de 2024, uma equipe de desenvolvimento de Layer2 de Bitcoin lançou o white paper técnico intitulado "Taproot Consensus: uma solução BTC Layer2 descentralizada". Este documento detalha a implementação do Taproot Consensus e como combinar assinaturas Schnorr, MAST, nós SPV de Bitcoin e outras tecnologias nativas do Bitcoin para construir uma solução BTC Layer2 completamente descentralizada.
Após a leitura completa, não é difícil perceber que a solução Taproot Consensus é a culminação da tecnologia de expansão nativa do Bitcoin. Ela não modificou o código do Bitcoin, mas combinou habilmente várias tecnologias centrais do Bitcoin, com uma linha de raciocínio clara e uma estrutura engenhosa.
Antes de aprofundarmos na discussão do livro amarelo, é necessário revisitar o desenvolvimento técnico do Bitcoin, o que ajuda a entender como o Consenso Taproot foi gradualmente formado a partir da evolução do Bitcoin.
Um, Bitcoin desenvolvimento marco técnico
No dia 31 de outubro de 2008, Satoshi Nakamoto publicou o artigo "Bitcoin: um sistema de dinheiro eletrônico ponto a ponto", apresentando oficialmente o plano técnico completo para a implementação do Bitcoin. O capítulo oito do artigo menciona a solução SPV (Verificação Simples de Pagamento), que é um meio técnico de validar pagamentos sem a necessidade de executar um nó completo do Bitcoin, apenas mantendo os cabeçalhos dos blocos.
No dia 3 de janeiro de 2009, Satoshi Nakamoto minerou o bloco gênese em um pequeno servidor em Helsinque, marcando o nascimento oficial do Bitcoin. É importante notar que o código inicial do Bitcoin utilizou a tecnologia de assinatura de curva elíptica (ECDSA), em vez da tecnologia de assinatura de Schnorr, que é mais adequada para o Bitcoin. Isso se deve ao fato de que, na época, a assinatura de Schnorr ainda não havia sido liberada como código aberto e ainda estava sob proteção de patente.
Em 2018, após anos de validações repetidas, os desenvolvedores principais do Bitcoin apresentaram oficialmente o BIP, sugerindo a introdução da assinatura Schnorr na rede Bitcoin.
Em 14 de novembro de 2021, o Bitcoin concluiu a atualização Taproot, com a assinatura Schnorr sendo oficialmente incorporada à rede Bitcoin, inaugurando uma nova era de multi-assinatura descentralizada. Além da assinatura Schnorr, a atualização Taproot também introduziu o MAST (Merkelized Abstract Syntax Trees), que é uma tecnologia que permite que o Bitcoin tenha funcionalidades semelhantes a contratos inteligentes.
A assinatura Schnorr pode expandir endereços de múltiplas assinaturas do Bitcoin para mais de 1000, enquanto o MAST pode acionar endereços de assinatura Schnorr para múltiplas assinaturas através de programas do Bitcoin. Assim, a assinatura Schnorr combinada com o MAST pode realizar uma rede de múltiplas assinaturas descentralizada do Bitcoin que não requer assinaturas manuais, mas é acionada por instruções de código do Bitcoin.
Isto significa que o Bitcoin pode ultrapassar uma camada de limitações de forma descentralizada, permitindo a implementação de cenários de negócios mais complexos e ricos na segunda camada. A solução Taproot Consensus é a culminação da evolução tecnológica do Bitcoin ao longo de 13 anos, de 2008 a 2021.
Dois, Visão Geral da Solução de Consenso Taproot
O livro branco da tecnologia Taproot Consensus começa afirmando que a natureza não Turing completa da rede Bitcoin limita a implementação direta de soluções de escalonamento Layer2 semelhantes ao Rollup do Ethereum. A camada de contratos de script da rede Bitcoin só pode realizar operações de transferência simples, não conseguindo suportar funcionalidades de contratos inteligentes mais complexos. Portanto, construir uma solução de escalonamento Layer2 puramente a partir da camada de script do Bitcoin não é viável.
Esta descrição resume de forma contundente a não completude de Turing da rede Bitcoin, bem como as limitações dos contratos de script Bitcoin que só podem executar operações de transferência. Assim, a direção correta da expansão do Bitcoin não é fazer alterações em uma rede de camada única, mas sim utilizar as capacidades existentes do Bitcoin para construir uma solução de expansão de segunda camada completamente descentralizada.
Taproot Consensus é precisamente a fusão da 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.
Três, Detalhes da Arquitetura do Consenso Taproot
O Consenso Taproot é composto por três partes: Schnorr+Mast, Bitcoin SPV e Aura+Grandpa.
Schnorr+Mast, ao combinar estas duas tecnologias nativas trazidas pela atualização Taproot do Bitcoin, pode implementar a gestão de múltiplas assinaturas descentralizada do Bitcoin, sem a necessidade de assinaturas manuais, mas usando código do Bitcoin para impulsionar.
Este código é impulsionado pelo consenso alcançado pela rede de segunda camada. Como a rede de segunda camada alcança consenso e como esse consenso se sincroniza com o estado da camada um do Bitcoin, é isso que o consenso Bitcoin SPV+BFT POS (Aura+Grandpa) faz.
O Bitcoin SPV é um método de verificação de pagamentos simples proposto por Satoshi Nakamoto, que permite a sincronização e verificação de transações de Bitcoin sem a necessidade de executar um nó completo. Essa característica permite que o Consenso Taproot possa sincronizar o estado do BTC em um ambiente completamente descentralizado, sem a necessidade de qualquer permissão.
Aura+Grandpa é um protocolo de consenso PoS avançado que implementa tolerância a falhas bizantinas, garantindo alta consistência entre os nós da rede através de um protocolo distribuído.
O princípio de funcionamento do Taproot Consensus em três partes pode ser resumido da seguinte forma: no sistema, cada validador possui uma chave privada BTC para assinaturas Schnorr. Através do esquema de múltiplas assinaturas Musig2, é gerada uma chave pública agregada Pagg, formando uma grande árvore MAST. Após a geração do valor hash da raiz da árvore MAST, os validadores realizam transferências BTC e operações de gravação para o endereço de assinatura de limiar gerado pela árvore MAST, permitindo a submissão de dados da mainnet BTC para a rede de segunda camada. Ao mesmo tempo, cada validador atua como um nó leve SPV do Bitcoin, capaz de sincronizar de forma segura e sem permissão o estado da rede BTC.
Em suma, o Consenso Taproot utiliza Schnorr+Mast para construir a gestão descentralizada de múltiplas assinaturas BTC na camada um do Bitcoin, enquanto a camada dois opera uma rede de nós SPV do Bitcoin, que pode sincronizar o estado dos dados da camada um do Bitcoin. Para garantir a segurança e confiabilidade da rede de camada dois, a rede de nós SPV do Bitcoin é integrada ao Aura+Grandpa, conferindo à rede de nós SPV do Bitcoin um nível de segurança em termos de consenso BFT. A gestão dos ativos da rede de camada dois não é realizada por certos signatários múltiplos, mas sim impulsionada pelo consenso BFT, alcançando assim uma verdadeira descentralização.
Quatro, outros detalhes técnicos do livro amarelo
Além da estrutura técnica mencionada, o livro branco do Taproot Consensus também explica em detalhes a implementação de tecnologias como assinaturas Schnorr, MAST, nós leves PSV de Bitcoin, Aura+Grandpa, entre outras. Para aqueles que desejam aprender e entender as mais recentes tecnologias do Bitcoin, este livro branco é um material de estudo muito abrangente e detalhado.
O livro amarelo explica detalhadamente o processo de implementação do Musig2, bem como as diferenças em relação a projetos conhecidos de BTC Layer2. A estrutura técnica subjacente de certos projetos é baseada no protocolo tBTC, utilizando a multi-assinatura do Bitcoin para construir uma rede de assinaturas de limiar. No entanto, esta ainda é uma rede de multi-assinantes que requer assinaturas manuais. Para realmente alcançar um sistema que não dependa de humanos, mas sim impulsionado por consenso, é necessário combinar a rede de multi-assinaturas com o mecanismo de consenso BFT PoS.
A proposta de consenso Taproot adotou esse design mais avançado. Ao combinar assinaturas Schnorr, MAST, nós leves SPV do Bitcoin e os mecanismos de consenso tolerantes a falhas bizantinas Aura e Grandpa, foi construído um esquema de expansão descentralizada Layer2 com alta consistência e segurança. Essa fusão não só melhorou a escalabilidade e a usabilidade da rede Bitcoin, mas também garantiu a segurança e a consistência da rede de segunda camada.
Resumo
Este livro amarelo técnico descreve de forma sistemática e abrangente o plano de implementação e os detalhes técnicos do Consenso Taproot, apresentando uma solução de segunda camada totalmente baseada na tecnologia nativa do Bitcoin.
Taproot Consensus não só respeita e herda a direção técnica original do Bitcoin, mas também combina inovações técnicas trazidas por atualizações anteriores do Bitcoin, sendo uma verdadeira obra-prima da tecnologia de expansão nativa do Bitcoin.
Com o contínuo desenvolvimento do ecossistema Bitcoin, as pessoas gradualmente perceberão que uma verdadeira solução de segunda camada descentralizada para Bitcoin é o caminho inevitável para o desenvolvimento do ecossistema Bitcoin, e soluções como o Taproot Consensus brilharão no futuro.
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Taproot Consensus: a obra-prima da tecnologia nativa do Bitcoin
A obra-prima da tecnologia nativa do Bitcoin: Análise profunda da tecnologia do consenso Taproot - livro amarelo
No dia 20 de maio de 2024, uma equipe de desenvolvimento de Layer2 de Bitcoin lançou o white paper técnico intitulado "Taproot Consensus: uma solução BTC Layer2 descentralizada". Este documento detalha a implementação do Taproot Consensus e como combinar assinaturas Schnorr, MAST, nós SPV de Bitcoin e outras tecnologias nativas do Bitcoin para construir uma solução BTC Layer2 completamente descentralizada.
Após a leitura completa, não é difícil perceber que a solução Taproot Consensus é a culminação da tecnologia de expansão nativa do Bitcoin. Ela não modificou o código do Bitcoin, mas combinou habilmente várias tecnologias centrais do Bitcoin, com uma linha de raciocínio clara e uma estrutura engenhosa.
Antes de aprofundarmos na discussão do livro amarelo, é necessário revisitar o desenvolvimento técnico do Bitcoin, o que ajuda a entender como o Consenso Taproot foi gradualmente formado a partir da evolução do Bitcoin.
Um, Bitcoin desenvolvimento marco técnico
No dia 31 de outubro de 2008, Satoshi Nakamoto publicou o artigo "Bitcoin: um sistema de dinheiro eletrônico ponto a ponto", apresentando oficialmente o plano técnico completo para a implementação do Bitcoin. O capítulo oito do artigo menciona a solução SPV (Verificação Simples de Pagamento), que é um meio técnico de validar pagamentos sem a necessidade de executar um nó completo do Bitcoin, apenas mantendo os cabeçalhos dos blocos.
No dia 3 de janeiro de 2009, Satoshi Nakamoto minerou o bloco gênese em um pequeno servidor em Helsinque, marcando o nascimento oficial do Bitcoin. É importante notar que o código inicial do Bitcoin utilizou a tecnologia de assinatura de curva elíptica (ECDSA), em vez da tecnologia de assinatura de Schnorr, que é mais adequada para o Bitcoin. Isso se deve ao fato de que, na época, a assinatura de Schnorr ainda não havia sido liberada como código aberto e ainda estava sob proteção de patente.
Em 2018, após anos de validações repetidas, os desenvolvedores principais do Bitcoin apresentaram oficialmente o BIP, sugerindo a introdução da assinatura Schnorr na rede Bitcoin.
Em 14 de novembro de 2021, o Bitcoin concluiu a atualização Taproot, com a assinatura Schnorr sendo oficialmente incorporada à rede Bitcoin, inaugurando uma nova era de multi-assinatura descentralizada. Além da assinatura Schnorr, a atualização Taproot também introduziu o MAST (Merkelized Abstract Syntax Trees), que é uma tecnologia que permite que o Bitcoin tenha funcionalidades semelhantes a contratos inteligentes.
A assinatura Schnorr pode expandir endereços de múltiplas assinaturas do Bitcoin para mais de 1000, enquanto o MAST pode acionar endereços de assinatura Schnorr para múltiplas assinaturas através de programas do Bitcoin. Assim, a assinatura Schnorr combinada com o MAST pode realizar uma rede de múltiplas assinaturas descentralizada do Bitcoin que não requer assinaturas manuais, mas é acionada por instruções de código do Bitcoin.
Isto significa que o Bitcoin pode ultrapassar uma camada de limitações de forma descentralizada, permitindo a implementação de cenários de negócios mais complexos e ricos na segunda camada. A solução Taproot Consensus é a culminação da evolução tecnológica do Bitcoin ao longo de 13 anos, de 2008 a 2021.
Dois, Visão Geral da Solução de Consenso Taproot
O livro branco da tecnologia Taproot Consensus começa afirmando que a natureza não Turing completa da rede Bitcoin limita a implementação direta de soluções de escalonamento Layer2 semelhantes ao Rollup do Ethereum. A camada de contratos de script da rede Bitcoin só pode realizar operações de transferência simples, não conseguindo suportar funcionalidades de contratos inteligentes mais complexos. Portanto, construir uma solução de escalonamento Layer2 puramente a partir da camada de script do Bitcoin não é viável.
Esta descrição resume de forma contundente a não completude de Turing da rede Bitcoin, bem como as limitações dos contratos de script Bitcoin que só podem executar operações de transferência. Assim, a direção correta da expansão do Bitcoin não é fazer alterações em uma rede de camada única, mas sim utilizar as capacidades existentes do Bitcoin para construir uma solução de expansão de segunda camada completamente descentralizada.
Taproot Consensus é precisamente a fusão da 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.
Três, Detalhes da Arquitetura do Consenso Taproot
O Consenso Taproot é composto por três partes: Schnorr+Mast, Bitcoin SPV e Aura+Grandpa.
Schnorr+Mast, ao combinar estas duas tecnologias nativas trazidas pela atualização Taproot do Bitcoin, pode implementar a gestão de múltiplas assinaturas descentralizada do Bitcoin, sem a necessidade de assinaturas manuais, mas usando código do Bitcoin para impulsionar.
Este código é impulsionado pelo consenso alcançado pela rede de segunda camada. Como a rede de segunda camada alcança consenso e como esse consenso se sincroniza com o estado da camada um do Bitcoin, é isso que o consenso Bitcoin SPV+BFT POS (Aura+Grandpa) faz.
O Bitcoin SPV é um método de verificação de pagamentos simples proposto por Satoshi Nakamoto, que permite a sincronização e verificação de transações de Bitcoin sem a necessidade de executar um nó completo. Essa característica permite que o Consenso Taproot possa sincronizar o estado do BTC em um ambiente completamente descentralizado, sem a necessidade de qualquer permissão.
Aura+Grandpa é um protocolo de consenso PoS avançado que implementa tolerância a falhas bizantinas, garantindo alta consistência entre os nós da rede através de um protocolo distribuído.
O princípio de funcionamento do Taproot Consensus em três partes pode ser resumido da seguinte forma: no sistema, cada validador possui uma chave privada BTC para assinaturas Schnorr. Através do esquema de múltiplas assinaturas Musig2, é gerada uma chave pública agregada Pagg, formando uma grande árvore MAST. Após a geração do valor hash da raiz da árvore MAST, os validadores realizam transferências BTC e operações de gravação para o endereço de assinatura de limiar gerado pela árvore MAST, permitindo a submissão de dados da mainnet BTC para a rede de segunda camada. Ao mesmo tempo, cada validador atua como um nó leve SPV do Bitcoin, capaz de sincronizar de forma segura e sem permissão o estado da rede BTC.
Em suma, o Consenso Taproot utiliza Schnorr+Mast para construir a gestão descentralizada de múltiplas assinaturas BTC na camada um do Bitcoin, enquanto a camada dois opera uma rede de nós SPV do Bitcoin, que pode sincronizar o estado dos dados da camada um do Bitcoin. Para garantir a segurança e confiabilidade da rede de camada dois, a rede de nós SPV do Bitcoin é integrada ao Aura+Grandpa, conferindo à rede de nós SPV do Bitcoin um nível de segurança em termos de consenso BFT. A gestão dos ativos da rede de camada dois não é realizada por certos signatários múltiplos, mas sim impulsionada pelo consenso BFT, alcançando assim uma verdadeira descentralização.
Quatro, outros detalhes técnicos do livro amarelo
Além da estrutura técnica mencionada, o livro branco do Taproot Consensus também explica em detalhes a implementação de tecnologias como assinaturas Schnorr, MAST, nós leves PSV de Bitcoin, Aura+Grandpa, entre outras. Para aqueles que desejam aprender e entender as mais recentes tecnologias do Bitcoin, este livro branco é um material de estudo muito abrangente e detalhado.
O livro amarelo explica detalhadamente o processo de implementação do Musig2, bem como as diferenças em relação a projetos conhecidos de BTC Layer2. A estrutura técnica subjacente de certos projetos é baseada no protocolo tBTC, utilizando a multi-assinatura do Bitcoin para construir uma rede de assinaturas de limiar. No entanto, esta ainda é uma rede de multi-assinantes que requer assinaturas manuais. Para realmente alcançar um sistema que não dependa de humanos, mas sim impulsionado por consenso, é necessário combinar a rede de multi-assinaturas com o mecanismo de consenso BFT PoS.
A proposta de consenso Taproot adotou esse design mais avançado. Ao combinar assinaturas Schnorr, MAST, nós leves SPV do Bitcoin e os mecanismos de consenso tolerantes a falhas bizantinas Aura e Grandpa, foi construído um esquema de expansão descentralizada Layer2 com alta consistência e segurança. Essa fusão não só melhorou a escalabilidade e a usabilidade da rede Bitcoin, mas também garantiu a segurança e a consistência da rede de segunda camada.
Resumo
Este livro amarelo técnico descreve de forma sistemática e abrangente o plano de implementação e os detalhes técnicos do Consenso Taproot, apresentando uma solução de segunda camada totalmente baseada na tecnologia nativa do Bitcoin.
Taproot Consensus não só respeita e herda a direção técnica original do Bitcoin, mas também combina inovações técnicas trazidas por atualizações anteriores do Bitcoin, sendo uma verdadeira obra-prima da tecnologia de expansão nativa do Bitcoin.
Com o contínuo desenvolvimento do ecossistema Bitcoin, as pessoas gradualmente perceberão que uma verdadeira solução de segunda camada descentralizada para Bitcoin é o caminho inevitável para o desenvolvimento do ecossistema Bitcoin, e soluções como o Taproot Consensus brilharão no futuro.