Tác phẩm tổng hợp của công nghệ gốc Bitcoin: Phân tích sâu về tài liệu vàng công nghệ Taproot Consensus
Vào ngày 20 tháng 5 năm 2024, một đội phát triển Bitcoin Layer2 đã phát hành tài liệu kỹ thuật có tiêu đề "Taproot Consensus: Một giải pháp BTC Layer2 phi tập trung". Tài liệu này trình bày chi tiết cách thức thực hiện Taproot Consensus, cũng như cách kết hợp chữ ký Schnorr, MAST, các nút SPV của Bitcoin và các công nghệ gốc khác của Bitcoin để xây dựng một giải pháp BTC Layer2 hoàn toàn phi tập trung.
Đọc toàn văn, không khó để nhận ra rằng giải pháp Taproot Consensus là thành quả tổng hợp của công nghệ mở rộng gốc của Bitcoin. Nó không sửa đổi bất kỳ mã nào của Bitcoin, mà khéo léo kết hợp một số công nghệ cốt lõi của Bitcoin, với tư duy rõ ràng và cấu trúc tinh vi.
Trước khi đi sâu vào việc thảo luận về sách trắng, chúng ta cần ôn lại quá trình phát triển công nghệ của Bitcoin, điều này giúp hiểu cách mà Taproot Consensus dần dần hình thành từ bối cảnh tiến hóa của Bitcoin.
Một, mốc phát triển công nghệ Bitcoin
Ngày 31 tháng 10 năm 2008, Satoshi Nakamoto đã công bố bài báo "Bitcoin: Một Hệ Thống Tiền Điện Tử Điểm Đối Điểm", chính thức đưa ra giải pháp kỹ thuật hoàn chỉnh cho Bitcoin. Chương tám của bài báo đề cập đến giải pháp SPV (Simple Payment Verification), tức là xác thực thanh toán đơn giản, đây là một phương pháp kỹ thuật cho phép xác thực thanh toán mà không cần chạy nút đầy đủ của Bitcoin, chỉ cần lưu trữ tiêu đề khối.
Vào ngày 3 tháng 1 năm 2009, Satoshi Nakamoto đã khai thác khối Genesis trên một máy chủ nhỏ ở Helsinki, đánh dấu sự ra đời chính thức của Bitcoin. Điều đáng lưu ý là mã nguồn ban đầu của Bitcoin đã sử dụng công nghệ chữ ký Elliptic Curve (ECDSA), thay vì công nghệ chữ ký Schnorr phù hợp hơn với Bitcoin. Điều này là do vào thời điểm đó, chữ ký Schnorr vẫn chưa được phát hành mã nguồn mở và vẫn trong thời gian bảo vệ bằng sáng chế.
Năm 2018, sau nhiều năm kiểm tra lặp đi lặp lại, các nhà phát triển lõi của Bitcoin đã chính thức đề xuất BIP, đề nghị đưa chữ ký Schnorr vào mạng Bitcoin.
Ngày 14 tháng 11 năm 2021, Bitcoin đã hoàn thành nâng cấp Taproot, chữ ký Schnorr chính thức được đưa vào mạng Bitcoin, mở ra kỷ nguyên đa chữ ký phi tập trung hoàn toàn mới. Ngoài chữ ký Schnorr, nâng cấp Taproot còn giới thiệu MAST (Merkelized Abstract Syntax Trees), tức là cây cú pháp trừu tượng Merkel, đây là một công nghệ giúp Bitcoin có khả năng tương tự như hợp đồng thông minh.
Chữ ký Schnorr có thể mở rộng địa chỉ đa chữ ký của Bitcoin lên hơn 1000, trong khi MAST có thể điều khiển địa chỉ chữ ký Schnorr để thực hiện đa chữ ký thông qua các chương trình Bitcoin. Do đó, chữ ký Schnorr kết hợp với MAST có thể tạo ra một mạng lưới đa chữ ký phi tập trung của Bitcoin mà không cần chữ ký thủ công, mà được điều khiển bởi các lệnh mã Bitcoin.
Điều này có nghĩa là Bitcoin có thể vượt qua một lớp hạn chế theo cách không cần tin cậy, thực hiện các tình huống kinh doanh phức tạp và phong phú hơn trên lớp hai. Giải pháp Taproot Consensus chính là thành quả tổng hợp của sự phát triển công nghệ Bitcoin từ năm 2008 đến năm 2021 trong 13 năm.
Hai, Tóm tắt giải pháp đồng thuận Taproot
Tài liệu kỹ thuật về sự đồng thuận Taproot mở đầu chỉ ra: tính không hoàn chỉnh Turing của mạng Bitcoin đã hạn chế việc thực hiện trực tiếp các giải pháp mở rộng Layer2 tương tự như Rollup của Ethereum. Lớp hợp đồng kịch bản của mạng Bitcoin chỉ có thể thực hiện các giao dịch chuyển tiền đơn giản, không thể hỗ trợ các chức năng hợp đồng thông minh phức tạp hơn. Do đó, việc xây dựng giải pháp mở rộng Layer2 chỉ từ góc độ kịch bản Bitcoin là không khả thi.
Đoạn mô tả này tóm gọn tính không hoàn chỉnh của mạng Bitcoin và những hạn chế của hợp đồng script Bitcoin chỉ có thể thực hiện các thao tác chuyển tiền. Do đó, hướng mở rộng đúng đắn của Bitcoin không phải là làm việc trên một mạng lớp một, mà là tận dụng khả năng hiện có của Bitcoin để xây dựng một giải pháp mở rộng lớp hai hoàn toàn phi tập trung.
Taproot Consensus chính là việc kết hợp công nghệ Taproot của Bitcoin (chữ ký Schnorr và MAST), nút nhẹ SPV của Bitcoin và cơ chế đồng thuận BFT PoS, dựng nên một mạng Layer2 phi tập trung và đồng nhất cao.
Ba, Giải thích kiến trúc đồng thuận Taproot
Taproot Consensus tổng cộng由 Schnorr+Mast, Bitcoin SPV và Aura+Grandpa ba phần.
Schnorr+Mast kết hợp hai công nghệ gốc mang lại từ việc nâng cấp Taproot của Bitcoin, có thể thực hiện quản lý nhiều chữ ký phi tập trung của Bitcoin mà không cần chữ ký thủ công, mà sử dụng mã Bitcoin để điều khiển.
Các mã này được điều khiển bởi sự đồng thuận đạt được từ mạng lớp hai. Cách mà mạng lớp hai đạt được sự đồng thuận và sự đồng thuận này đồng bộ trạng thái với lớp một của Bitcoin như thế nào, đó chính là vai trò của sự đồng thuận Bitcoin SPV+BFT POS (Aura+Grandpa).
Bitcoin SPV là phương pháp xác thực thanh toán đơn giản do Satoshi Nakamoto đề xuất, không cần chạy nút đầy đủ cũng có thể đồng bộ và xác thực giao dịch Bitcoin. Tính năng này cho phép Taproot Consensus đồng bộ trạng thái BTC trong môi trường hoàn toàn phi tập trung mà không cần bất kỳ sự cho phép nào.
Aura+Grandpa là giao thức đồng thuận PoS cao cấp đạt được khả năng chịu lỗi Byzantine, đảm bảo sự nhất quán cao giữa các nút mạng thông qua giao thức phân tán.
Nguyên lý hoạt động của Taproot Consensus được chia thành ba phần có thể tóm tắt như sau: Trong hệ thống, mỗi xác nhận viên đều nắm giữ một khóa riêng BTC để ký Schnorr. Thông qua giải pháp ký nhiều Musig2, khóa công khai tổng hợp Pagg được tạo ra, hình thành một cây MAST lớn. Sau khi giá trị băm gốc của cây MAST được tạo ra, xác nhận viên thực hiện chuyển BTC và các thao tác khắc lên địa chỉ ký hạn mức do cây MAST tạo ra, thực hiện chức năng gửi dữ liệu từ mạng chính BTC đến mạng lớp hai. Đồng thời, mỗi xác nhận viên đều hoạt động như một nút nhẹ SPV Bitcoin, có khả năng đồng bộ hóa trạng thái mạng BTC một cách an toàn và không cần giấy phép.
Nói một cách ngắn gọn, Taproot Consensus xây dựng quản lý đa ký BTC phi tập trung trên lớp một của Bitcoin bằng cách sử dụng Schnorr+Mast, và lớp hai vận hành mạng lưới nút SPV Bitcoin, những nút này có thể đồng bộ hóa trạng thái dữ liệu của lớp một Bitcoin. Để đảm bảo an toàn và đáng tin cậy cho mạng lưới lớp hai, mạng lưới nút SPV Bitcoin được hợp nhất với Aura+Grandpa, giúp mạng lưới nút SPV Bitcoin đạt được cấp độ an toàn về mặt đồng thuận BFT. Quản lý tài sản của mạng lưới lớp hai không phải là một số người ký đa ký, mà là dựa vào đồng thuận BFT để thúc đẩy, qua đó đạt được sự phi tập trung thực sự.
Bốn, các chi tiết kỹ thuật khác trong sách vàng
Ngoài khung công nghệ đã nêu, sách trắng Taproot Consensus còn giải thích chi tiết về các kỹ thuật như chữ ký Schnorr, MAST, nút nhẹ Bitcoin PSV, Aura+Grandpa và các chi tiết thực hiện khác. Đối với những ai muốn học hỏi và tìm hiểu về công nghệ mới nhất của Bitcoin, sách trắng này là một tài liệu học tập rất toàn diện và chi tiết.
Sách vàng cũng giải thích chi tiết về quá trình thực hiện Musig2, cũng như sự khác biệt với các dự án BTC Layer2 nổi tiếng. Cấu trúc công nghệ nền tảng của một số dự án dựa trên giao thức tBTC, sử dụng Bitcoin đa ký để xây dựng một mạng lưới chữ ký ngưỡng. Nhưng đây vẫn là một mạng lưới đa ký cần chữ ký của con người. Để thực sự đạt được việc không phụ thuộc vào con người mà dựa vào sự đồng thuận, cần phải kết hợp mạng lưới đa ký với cơ chế đồng thuận BFT PoS.
Giải pháp đồng thuận Taproot đã áp dụng thiết kế tiên tiến này. Bằng cách kết hợp chữ ký Schnorr, MAST, nút nhẹ SPV Bitcoin cũng như cơ chế đồng thuận Byzantine Aura và Grandpa, một giải pháp mở rộng Layer2 phi tập trung có độ nhất quán và an toàn cao đã được xây dựng. Sự kết hợp này không chỉ nâng cao khả năng mở rộng và tính khả dụng của mạng Bitcoin mà còn đảm bảo tính an toàn và nhất quán của mạng lớp hai.
Tóm tắt
Tài liệu kỹ thuật này mô tả một cách hệ thống và toàn diện về giải pháp và chi tiết kỹ thuật của Taproot Consensus, thể hiện một giải pháp lớp hai hoàn toàn được xây dựng dựa trên công nghệ gốc của Bitcoin.
Taproot Consensus không chỉ tôn trọng và kế thừa hướng công nghệ ban đầu của Bitcoin, mà còn kết hợp các công nghệ từ những lần nâng cấp của Bitcoin để tạo ra những đổi mới theo kiểu tổ hợp, thực sự là tác phẩm tổng hợp của công nghệ mở rộng bản địa của Bitcoin.
Với sự phát triển không ngừng của hệ sinh thái Bitcoin, mọi người sẽ dần nhận ra rằng giải pháp lớp hai Bitcoin thực sự phi tập trung là con đường không thể thiếu cho sự phát triển của hệ sinh thái Bitcoin, và giải pháp Taproot Consensus sẽ tỏa sáng trong tương lai.
Trang này có thể chứa nội dung của bên thứ ba, được cung cấp chỉ nhằm mục đích thông tin (không phải là tuyên bố/bảo đảm) và không được coi là sự chứng thực cho quan điểm của Gate hoặc là lời khuyên về tài chính hoặc chuyên môn. Xem Tuyên bố từ chối trách nhiệm để biết chi tiết.
Taproot Consensus: Tác phẩm tổng hợp của công nghệ bản địa Bitcoin
Tác phẩm tổng hợp của công nghệ gốc Bitcoin: Phân tích sâu về tài liệu vàng công nghệ Taproot Consensus
Vào ngày 20 tháng 5 năm 2024, một đội phát triển Bitcoin Layer2 đã phát hành tài liệu kỹ thuật có tiêu đề "Taproot Consensus: Một giải pháp BTC Layer2 phi tập trung". Tài liệu này trình bày chi tiết cách thức thực hiện Taproot Consensus, cũng như cách kết hợp chữ ký Schnorr, MAST, các nút SPV của Bitcoin và các công nghệ gốc khác của Bitcoin để xây dựng một giải pháp BTC Layer2 hoàn toàn phi tập trung.
Đọc toàn văn, không khó để nhận ra rằng giải pháp Taproot Consensus là thành quả tổng hợp của công nghệ mở rộng gốc của Bitcoin. Nó không sửa đổi bất kỳ mã nào của Bitcoin, mà khéo léo kết hợp một số công nghệ cốt lõi của Bitcoin, với tư duy rõ ràng và cấu trúc tinh vi.
Trước khi đi sâu vào việc thảo luận về sách trắng, chúng ta cần ôn lại quá trình phát triển công nghệ của Bitcoin, điều này giúp hiểu cách mà Taproot Consensus dần dần hình thành từ bối cảnh tiến hóa của Bitcoin.
Một, mốc phát triển công nghệ Bitcoin
Ngày 31 tháng 10 năm 2008, Satoshi Nakamoto đã công bố bài báo "Bitcoin: Một Hệ Thống Tiền Điện Tử Điểm Đối Điểm", chính thức đưa ra giải pháp kỹ thuật hoàn chỉnh cho Bitcoin. Chương tám của bài báo đề cập đến giải pháp SPV (Simple Payment Verification), tức là xác thực thanh toán đơn giản, đây là một phương pháp kỹ thuật cho phép xác thực thanh toán mà không cần chạy nút đầy đủ của Bitcoin, chỉ cần lưu trữ tiêu đề khối.
Vào ngày 3 tháng 1 năm 2009, Satoshi Nakamoto đã khai thác khối Genesis trên một máy chủ nhỏ ở Helsinki, đánh dấu sự ra đời chính thức của Bitcoin. Điều đáng lưu ý là mã nguồn ban đầu của Bitcoin đã sử dụng công nghệ chữ ký Elliptic Curve (ECDSA), thay vì công nghệ chữ ký Schnorr phù hợp hơn với Bitcoin. Điều này là do vào thời điểm đó, chữ ký Schnorr vẫn chưa được phát hành mã nguồn mở và vẫn trong thời gian bảo vệ bằng sáng chế.
Năm 2018, sau nhiều năm kiểm tra lặp đi lặp lại, các nhà phát triển lõi của Bitcoin đã chính thức đề xuất BIP, đề nghị đưa chữ ký Schnorr vào mạng Bitcoin.
Ngày 14 tháng 11 năm 2021, Bitcoin đã hoàn thành nâng cấp Taproot, chữ ký Schnorr chính thức được đưa vào mạng Bitcoin, mở ra kỷ nguyên đa chữ ký phi tập trung hoàn toàn mới. Ngoài chữ ký Schnorr, nâng cấp Taproot còn giới thiệu MAST (Merkelized Abstract Syntax Trees), tức là cây cú pháp trừu tượng Merkel, đây là một công nghệ giúp Bitcoin có khả năng tương tự như hợp đồng thông minh.
Chữ ký Schnorr có thể mở rộng địa chỉ đa chữ ký của Bitcoin lên hơn 1000, trong khi MAST có thể điều khiển địa chỉ chữ ký Schnorr để thực hiện đa chữ ký thông qua các chương trình Bitcoin. Do đó, chữ ký Schnorr kết hợp với MAST có thể tạo ra một mạng lưới đa chữ ký phi tập trung của Bitcoin mà không cần chữ ký thủ công, mà được điều khiển bởi các lệnh mã Bitcoin.
Điều này có nghĩa là Bitcoin có thể vượt qua một lớp hạn chế theo cách không cần tin cậy, thực hiện các tình huống kinh doanh phức tạp và phong phú hơn trên lớp hai. Giải pháp Taproot Consensus chính là thành quả tổng hợp của sự phát triển công nghệ Bitcoin từ năm 2008 đến năm 2021 trong 13 năm.
Hai, Tóm tắt giải pháp đồng thuận Taproot
Tài liệu kỹ thuật về sự đồng thuận Taproot mở đầu chỉ ra: tính không hoàn chỉnh Turing của mạng Bitcoin đã hạn chế việc thực hiện trực tiếp các giải pháp mở rộng Layer2 tương tự như Rollup của Ethereum. Lớp hợp đồng kịch bản của mạng Bitcoin chỉ có thể thực hiện các giao dịch chuyển tiền đơn giản, không thể hỗ trợ các chức năng hợp đồng thông minh phức tạp hơn. Do đó, việc xây dựng giải pháp mở rộng Layer2 chỉ từ góc độ kịch bản Bitcoin là không khả thi.
Đoạn mô tả này tóm gọn tính không hoàn chỉnh của mạng Bitcoin và những hạn chế của hợp đồng script Bitcoin chỉ có thể thực hiện các thao tác chuyển tiền. Do đó, hướng mở rộng đúng đắn của Bitcoin không phải là làm việc trên một mạng lớp một, mà là tận dụng khả năng hiện có của Bitcoin để xây dựng một giải pháp mở rộng lớp hai hoàn toàn phi tập trung.
Taproot Consensus chính là việc kết hợp công nghệ Taproot của Bitcoin (chữ ký Schnorr và MAST), nút nhẹ SPV của Bitcoin và cơ chế đồng thuận BFT PoS, dựng nên một mạng Layer2 phi tập trung và đồng nhất cao.
Ba, Giải thích kiến trúc đồng thuận Taproot
Taproot Consensus tổng cộng由 Schnorr+Mast, Bitcoin SPV và Aura+Grandpa ba phần.
Schnorr+Mast kết hợp hai công nghệ gốc mang lại từ việc nâng cấp Taproot của Bitcoin, có thể thực hiện quản lý nhiều chữ ký phi tập trung của Bitcoin mà không cần chữ ký thủ công, mà sử dụng mã Bitcoin để điều khiển.
Các mã này được điều khiển bởi sự đồng thuận đạt được từ mạng lớp hai. Cách mà mạng lớp hai đạt được sự đồng thuận và sự đồng thuận này đồng bộ trạng thái với lớp một của Bitcoin như thế nào, đó chính là vai trò của sự đồng thuận Bitcoin SPV+BFT POS (Aura+Grandpa).
Bitcoin SPV là phương pháp xác thực thanh toán đơn giản do Satoshi Nakamoto đề xuất, không cần chạy nút đầy đủ cũng có thể đồng bộ và xác thực giao dịch Bitcoin. Tính năng này cho phép Taproot Consensus đồng bộ trạng thái BTC trong môi trường hoàn toàn phi tập trung mà không cần bất kỳ sự cho phép nào.
Aura+Grandpa là giao thức đồng thuận PoS cao cấp đạt được khả năng chịu lỗi Byzantine, đảm bảo sự nhất quán cao giữa các nút mạng thông qua giao thức phân tán.
Nguyên lý hoạt động của Taproot Consensus được chia thành ba phần có thể tóm tắt như sau: Trong hệ thống, mỗi xác nhận viên đều nắm giữ một khóa riêng BTC để ký Schnorr. Thông qua giải pháp ký nhiều Musig2, khóa công khai tổng hợp Pagg được tạo ra, hình thành một cây MAST lớn. Sau khi giá trị băm gốc của cây MAST được tạo ra, xác nhận viên thực hiện chuyển BTC và các thao tác khắc lên địa chỉ ký hạn mức do cây MAST tạo ra, thực hiện chức năng gửi dữ liệu từ mạng chính BTC đến mạng lớp hai. Đồng thời, mỗi xác nhận viên đều hoạt động như một nút nhẹ SPV Bitcoin, có khả năng đồng bộ hóa trạng thái mạng BTC một cách an toàn và không cần giấy phép.
Nói một cách ngắn gọn, Taproot Consensus xây dựng quản lý đa ký BTC phi tập trung trên lớp một của Bitcoin bằng cách sử dụng Schnorr+Mast, và lớp hai vận hành mạng lưới nút SPV Bitcoin, những nút này có thể đồng bộ hóa trạng thái dữ liệu của lớp một Bitcoin. Để đảm bảo an toàn và đáng tin cậy cho mạng lưới lớp hai, mạng lưới nút SPV Bitcoin được hợp nhất với Aura+Grandpa, giúp mạng lưới nút SPV Bitcoin đạt được cấp độ an toàn về mặt đồng thuận BFT. Quản lý tài sản của mạng lưới lớp hai không phải là một số người ký đa ký, mà là dựa vào đồng thuận BFT để thúc đẩy, qua đó đạt được sự phi tập trung thực sự.
Bốn, các chi tiết kỹ thuật khác trong sách vàng
Ngoài khung công nghệ đã nêu, sách trắng Taproot Consensus còn giải thích chi tiết về các kỹ thuật như chữ ký Schnorr, MAST, nút nhẹ Bitcoin PSV, Aura+Grandpa và các chi tiết thực hiện khác. Đối với những ai muốn học hỏi và tìm hiểu về công nghệ mới nhất của Bitcoin, sách trắng này là một tài liệu học tập rất toàn diện và chi tiết.
Sách vàng cũng giải thích chi tiết về quá trình thực hiện Musig2, cũng như sự khác biệt với các dự án BTC Layer2 nổi tiếng. Cấu trúc công nghệ nền tảng của một số dự án dựa trên giao thức tBTC, sử dụng Bitcoin đa ký để xây dựng một mạng lưới chữ ký ngưỡng. Nhưng đây vẫn là một mạng lưới đa ký cần chữ ký của con người. Để thực sự đạt được việc không phụ thuộc vào con người mà dựa vào sự đồng thuận, cần phải kết hợp mạng lưới đa ký với cơ chế đồng thuận BFT PoS.
Giải pháp đồng thuận Taproot đã áp dụng thiết kế tiên tiến này. Bằng cách kết hợp chữ ký Schnorr, MAST, nút nhẹ SPV Bitcoin cũng như cơ chế đồng thuận Byzantine Aura và Grandpa, một giải pháp mở rộng Layer2 phi tập trung có độ nhất quán và an toàn cao đã được xây dựng. Sự kết hợp này không chỉ nâng cao khả năng mở rộng và tính khả dụng của mạng Bitcoin mà còn đảm bảo tính an toàn và nhất quán của mạng lớp hai.
Tóm tắt
Tài liệu kỹ thuật này mô tả một cách hệ thống và toàn diện về giải pháp và chi tiết kỹ thuật của Taproot Consensus, thể hiện một giải pháp lớp hai hoàn toàn được xây dựng dựa trên công nghệ gốc của Bitcoin.
Taproot Consensus không chỉ tôn trọng và kế thừa hướng công nghệ ban đầu của Bitcoin, mà còn kết hợp các công nghệ từ những lần nâng cấp của Bitcoin để tạo ra những đổi mới theo kiểu tổ hợp, thực sự là tác phẩm tổng hợp của công nghệ mở rộng bản địa của Bitcoin.
Với sự phát triển không ngừng của hệ sinh thái Bitcoin, mọi người sẽ dần nhận ra rằng giải pháp lớp hai Bitcoin thực sự phi tập trung là con đường không thể thiếu cho sự phát triển của hệ sinh thái Bitcoin, và giải pháp Taproot Consensus sẽ tỏa sáng trong tương lai.