A obra-prima da tecnologia de expansão nativa do Bitcoin: Análise profunda da tecnologia Taproot Consensus
No dia 20 de maio de 2024, uma equipe focada no desenvolvimento de Layer2 do Bitcoin lançou um white paper técnico intitulado "Taproot Consensus: uma solução BTC Layer2 descentralizada". Este documento detalha a forma de implementação do Taproot Consensus e como utilizar a assinatura Schnorr, MAST, nós SPV do Bitcoin e outras tecnologias nativas do Bitcoin para construir uma solução BTC Layer2 completamente descentralizada.
Após ler o texto completo, a impressão que se tem é que a solução Taproot Consensus proposta por esta equipe é uma obra-prima da tecnologia de expansão nativa do Bitcoin. Não houve nenhuma modificação no código do Bitcoin, mas sim uma integração inteligente de várias tecnologias centrais do Bitcoin, com uma linha de pensamento clara e uma estrutura engenhosa.
Antes de analisar a fundo o livro amarelo, é necessário revisitar o percurso de desenvolvimento técnico do Bitcoin, o que ajuda a entender como o Taproot Consensus surgiu da evolução do Bitcoin.
História da evolução da tecnologia Bitcoin
Em 31 de outubro de 2008, Satoshi Nakamoto publicou um artigo intitulado "Bitcoin: um sistema de dinheiro eletrônico ponto a ponto", que descreveu pela primeira vez a solução técnica completa do Bitcoin. O oitavo capítulo do artigo menciona a solução SPV (Simple Payment Verification), que é uma técnica que permite verificar pagamentos sem a necessidade de executar um nó completo, apenas armazenando o cabeçalho do bloco.
No dia 3 de janeiro de 2009, Satoshi Nakamoto minerou o bloco gênese em um pequeno servidor em Helsinque, na Finlândia, marcando o nascimento oficial do Bitcoin. Vale ressaltar que o código inicial do Bitcoin utilizou a tecnologia de assinatura de curva elíptica (ECDSA), em vez da tecnologia de assinatura de Schnorr, que seria mais adequada para o Bitcoin. Isso ocorreu porque, na época, a assinatura de Schnorr ainda não havia sido open source e estava sob proteção de patente.
A assinatura Schnorr mantém todas as funcionalidades e hipóteses de segurança da assinatura de curva elíptica, ao mesmo tempo que ultrapassa a limitação de que o Bitcoin só pode realizar até 15 assinaturas múltiplas dentro do quadro de assinatura de curva elíptica, permitindo finalmente que mais de 1000 endereços gerenciem Bitcoin em conjunto sem afetar a velocidade da assinatura.
Em 2018, após anos de testes repetidos, os desenvolvedores principais do Bitcoin propuseram oficialmente a introdução da assinatura Schnorr na rede Bitcoin.
Em 14 de novembro de 2021, o Bitcoin completou a atualização Taproot, integrando oficialmente as assinaturas Schnorr na rede, inaugurando uma nova era de multi-assinatura descentralizada. Além das assinaturas Schnorr, a atualização Taproot também introduziu MAST (Merkelized Abstract Syntax Trees), ou seja, árvores de sintaxe abstrata de Merkle, que é uma tecnologia que permite que o Bitcoin possua funcionalidades semelhantes às de 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 por meio de programas Bitcoin para realizar múltiplas assinaturas. Assim, a combinação de assinatura Schnorr + MAST pode criar uma rede de múltiplas assinaturas descentralizada do Bitcoin que não depende de assinaturas manuais, mas é acionada por instruções de código Bitcoin.
Isto significa que o Bitcoin pode ultrapassar as limitações da camada um de uma forma descentralizada, implementando cenários de negócios mais complexos e ricos na camada dois. A solução Taproot Consensus proposta por esta equipa é, portanto, a culminação de 13 anos de iteração tecnológica do Bitcoin, desde 2008 até 2021.
Visão geral da solução de consenso Taproot
O white paper da tecnologia Taproot Consensus começa apontando que a natureza não Turing completa da rede Bitcoin limita sua capacidade de implementar diretamente 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 suportando funcionalidades de contratos inteligentes mais complexas. Portanto, construir uma solução de escalonamento Layer2 apenas a partir da camada de script do Bitcoin não é viável.
Esta descrição resume de forma abrangente a não completude de Turing da rede Bitcoin, bem como a característica de que os contratos de script do Bitcoin só conseguem executar operações de transferência de Bitcoin. Portanto, a direção correta da expansão do Bitcoin não é trabalhar em uma camada da rede, mas sim utilizar as capacidades existentes do Bitcoin para construir uma solução de expansão de segunda camada totalmente descentralizada.
O Consenso Taproot é exatamente a fusão da tecnologia Taproot do Bitcoin (assinaturas Schnorr e MAST), nós leves SPV do Bitcoin e o mecanismo de consenso BFT PoS, criando assim uma rede Layer2 descentralizada e altamente consistente.
Detalhes da Arquitetura de Consenso Taproot
A Taproot Consensus proposto por esta equipe é composto por três partes: Schnorr+Mast, Bitcoin SPV e Aura+Grandpa.
Schnorr+Mast utiliza as duas tecnologias nativas trazidas pela atualização Taproot do Bitcoin para combinar e permitir a gestão descentralizada de multi-assinaturas do Bitcoin, sem a necessidade de um humano para assinar, mas sim utilizando o código do Bitcoin para impulsionar.
Então, quem irá impulsionar esse código? A resposta é que é impulsionado pelo consenso alcançado através de uma 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 para isso que serve o consenso Bitcoin SPV+BFT POS (Aura+Grandpa).
Bitcoin SPV é uma forma de verificação de pagamentos simples proposta por Satoshi Nakamoto, que permite sincronizar e verificar transações de Bitcoin sem a necessidade de executar um nó completo. Esta característica permite que o Consenso Taproot funcione em um ambiente totalmente descentralizado, sem a necessidade de qualquer permissão, sincronizando o estado do BTC.
Aura+Grandpa é um protocolo de consenso avançado PoS que implementa tolerância a falhas bizantinas de forma mais geral, garantindo alta consistência entre os nós da rede através de um protocolo distribuído (blockchains construídas com o framework Substrate geralmente utilizam Aura+Grandpa).
Portanto, resumindo o funcionamento das três partes do Taproot Consensus:
Neste sistema, cada validador possui uma chave privada BTC para assinaturas Schnorr. As características das assinaturas Schnorr permitem a realização de agregações de assinaturas de forma eficiente, aumentando assim a segurança e a eficiência do sistema. A chave pública agregada Pagg gerada pelo esquema de multi-assinatura Musig2 forma uma grande árvore MAST (Merkle Abstract Syntax Tree).
Após a geração do hash raiz da árvore MAST, os validadores realizam transferências de BTC e operações de gravação para o endereço de assinatura de limite gerado pela árvore MAST, implementando a funcionalidade de submissão de dados da mainnet BTC para a rede Layer2. Ao mesmo tempo, cada validador atua como um nó leve SPV (Simplified Payment Verification) do Bitcoin, permitindo que sincronizem de forma segura e sem permissão o estado da rede BTC.
Em resumo:
Taproot Consensus utiliza Schnorr+Mast na camada um do Bitcoin para construir uma gestão descentralizada de múltiplas assinaturas de BTC, enquanto a camada dois opera uma rede de nós SPV do Bitcoin. Tomando como exemplo uma rede Layer2, essa rede opera inteiramente com nós SPV do Bitcoin, que podem sincronizar o estado dos dados da camada um do Bitcoin, permitindo assim que a Layer2 e a camada um do Bitcoin tenham informações sincronizadas. Para garantir que a rede de camada dois seja segura e confiável, essa Layer2 integra a rede de nós SPV do Bitcoin com Aura+Grandpa, ou seja, a rede de nós SPV do Bitcoin adquire um nível de segurança no nível de consenso BFT. Isso significa que a gestão dos ativos da rede Layer2 não é feita por alguns signatários múltiplos, mas sim impulsionada pelo consenso BFT, alcançando assim uma verdadeira descentralização.
Outros detalhes técnicos
Além da estrutura técnica mencionada, o white paper do Taproot Consensus também explica em detalhe a implementação de tecnologias como assinaturas Schnorr, MAST, nós leves PSV do Bitcoin, Aura+Grandpa, entre outros. Para aqueles que desejam aprender e entender as tecnologias mais recentes do Bitcoin, este white paper é um material de estudo muito abrangente e detalhado.
Além disso, o livro amarelo explica detalhadamente o processo de implementação do Musig2, bem como as diferenças em relação a outras soluções tecnológicas conhecidas de projetos BTC Layer2.
Por exemplo, a estrutura tecnológica subjacente de um projeto é baseada no protocolo tBTC. O tBTC utiliza assinaturas múltiplas do Bitcoin para construir uma rede de assinaturas em limiar, que possui uma consistência mais forte em comparação com redes distribuídas tradicionais.
No entanto, tBTC ainda é uma rede de múltiplas assinaturas que requer 9 assinaturas. Para realmente alcançar um sistema que não dependa de pessoas, mas sim de um consenso, é necessário combinar a rede de múltiplas assinaturas com o mecanismo de consenso BFT PoS (Prova de Participação Tolerante a Falhas Bizantinas). (Esta também é a diferença entre redes distribuídas e blockchain: redes distribuídas enfatizam a distribuição, mas carecem de um consenso tolerante a falhas bizantinas, enquanto a blockchain, apesar de também ser uma rede distribuída, depende do consenso tolerante a falhas bizantinas para funcionar, tornando-se assim uma rede verdadeiramente descentralizada.)
O plano de consenso Taproot adota um design mais avançado. Através da combinação de assinaturas Schnorr, MAST, nós leves SPV do Bitcoin e os mecanismos de consenso tolerantes a falhas bizantinas Aura e Grandpa, foi construído um plano de extensão descentralizada Layer2 altamente consistente e seguro. Esta fusão não só melhora a escalabilidade e a usabilidade da rede Bitcoin, como também garante a segurança e a consistência da rede Layer2.
Conclusão
Este livro branco técnico descreve de forma sistemática e abrangente a solução de implementação e os detalhes técnicos do Consenso Taproot, mostrando-nos uma solução de segunda camada de Bitcoin totalmente construída com base na tecnologia nativa do Bitcoin.
O Consenso Taproot não só respeita e herda a direção técnica original do Bitcoin, como também combina as inovações técnicas trazidas pelas várias atualizações 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 a verdadeira solução de segundo nível descentralizada para o Bitcoin é o caminho inevitável para o desenvolvimento do ecossistema Bitcoin, e soluções como Taproot Consensus brilharão verdadeiramente.
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BlockchainGriller
· 07-31 20:25
Bitcoin novamente vai Até à lua
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MEVSandwichVictim
· 07-29 02:14
Mais uma vez, mais uma solução L2 e está feito.
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HackerWhoCares
· 07-29 01:57
L2 está tão frio, quem se importa?
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DaoDeveloper
· 07-29 01:54
abordagem brilhante para escalonamento nativo de btc... mergulhando no whitepaper rn para ser sincero
Taproot Consensus: a obra-prima da tecnologia de expansão nativa do Bitcoin
A obra-prima da tecnologia de expansão nativa do Bitcoin: Análise profunda da tecnologia Taproot Consensus
No dia 20 de maio de 2024, uma equipe focada no desenvolvimento de Layer2 do Bitcoin lançou um white paper técnico intitulado "Taproot Consensus: uma solução BTC Layer2 descentralizada". Este documento detalha a forma de implementação do Taproot Consensus e como utilizar a assinatura Schnorr, MAST, nós SPV do Bitcoin e outras tecnologias nativas do Bitcoin para construir uma solução BTC Layer2 completamente descentralizada.
Após ler o texto completo, a impressão que se tem é que a solução Taproot Consensus proposta por esta equipe é uma obra-prima da tecnologia de expansão nativa do Bitcoin. Não houve nenhuma modificação no código do Bitcoin, mas sim uma integração inteligente de várias tecnologias centrais do Bitcoin, com uma linha de pensamento clara e uma estrutura engenhosa.
Antes de analisar a fundo o livro amarelo, é necessário revisitar o percurso de desenvolvimento técnico do Bitcoin, o que ajuda a entender como o Taproot Consensus surgiu da evolução do Bitcoin.
História da evolução da tecnologia Bitcoin
Em 31 de outubro de 2008, Satoshi Nakamoto publicou um artigo intitulado "Bitcoin: um sistema de dinheiro eletrônico ponto a ponto", que descreveu pela primeira vez a solução técnica completa do Bitcoin. O oitavo capítulo do artigo menciona a solução SPV (Simple Payment Verification), que é uma técnica que permite verificar pagamentos sem a necessidade de executar um nó completo, apenas armazenando o cabeçalho do bloco.
No dia 3 de janeiro de 2009, Satoshi Nakamoto minerou o bloco gênese em um pequeno servidor em Helsinque, na Finlândia, marcando o nascimento oficial do Bitcoin. Vale ressaltar que o código inicial do Bitcoin utilizou a tecnologia de assinatura de curva elíptica (ECDSA), em vez da tecnologia de assinatura de Schnorr, que seria mais adequada para o Bitcoin. Isso ocorreu porque, na época, a assinatura de Schnorr ainda não havia sido open source e estava sob proteção de patente.
A assinatura Schnorr mantém todas as funcionalidades e hipóteses de segurança da assinatura de curva elíptica, ao mesmo tempo que ultrapassa a limitação de que o Bitcoin só pode realizar até 15 assinaturas múltiplas dentro do quadro de assinatura de curva elíptica, permitindo finalmente que mais de 1000 endereços gerenciem Bitcoin em conjunto sem afetar a velocidade da assinatura.
Em 2018, após anos de testes repetidos, os desenvolvedores principais do Bitcoin propuseram oficialmente a introdução da assinatura Schnorr na rede Bitcoin.
Em 14 de novembro de 2021, o Bitcoin completou a atualização Taproot, integrando oficialmente as assinaturas Schnorr na rede, inaugurando uma nova era de multi-assinatura descentralizada. Além das assinaturas Schnorr, a atualização Taproot também introduziu MAST (Merkelized Abstract Syntax Trees), ou seja, árvores de sintaxe abstrata de Merkle, que é uma tecnologia que permite que o Bitcoin possua funcionalidades semelhantes às de 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 por meio de programas Bitcoin para realizar múltiplas assinaturas. Assim, a combinação de assinatura Schnorr + MAST pode criar uma rede de múltiplas assinaturas descentralizada do Bitcoin que não depende de assinaturas manuais, mas é acionada por instruções de código Bitcoin.
Isto significa que o Bitcoin pode ultrapassar as limitações da camada um de uma forma descentralizada, implementando cenários de negócios mais complexos e ricos na camada dois. A solução Taproot Consensus proposta por esta equipa é, portanto, a culminação de 13 anos de iteração tecnológica do Bitcoin, desde 2008 até 2021.
Visão geral da solução de consenso Taproot
O white paper da tecnologia Taproot Consensus começa apontando que a natureza não Turing completa da rede Bitcoin limita sua capacidade de implementar diretamente 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 suportando funcionalidades de contratos inteligentes mais complexas. Portanto, construir uma solução de escalonamento Layer2 apenas a partir da camada de script do Bitcoin não é viável.
Esta descrição resume de forma abrangente a não completude de Turing da rede Bitcoin, bem como a característica de que os contratos de script do Bitcoin só conseguem executar operações de transferência de Bitcoin. Portanto, a direção correta da expansão do Bitcoin não é trabalhar em uma camada da rede, mas sim utilizar as capacidades existentes do Bitcoin para construir uma solução de expansão de segunda camada totalmente descentralizada.
O Consenso Taproot é exatamente a fusão da tecnologia Taproot do Bitcoin (assinaturas Schnorr e MAST), nós leves SPV do Bitcoin e o mecanismo de consenso BFT PoS, criando assim uma rede Layer2 descentralizada e altamente consistente.
Detalhes da Arquitetura de Consenso Taproot
A Taproot Consensus proposto por esta equipe é composto por três partes: Schnorr+Mast, Bitcoin SPV e Aura+Grandpa.
Schnorr+Mast utiliza as duas tecnologias nativas trazidas pela atualização Taproot do Bitcoin para combinar e permitir a gestão descentralizada de multi-assinaturas do Bitcoin, sem a necessidade de um humano para assinar, mas sim utilizando o código do Bitcoin para impulsionar.
Então, quem irá impulsionar esse código? A resposta é que é impulsionado pelo consenso alcançado através de uma 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 para isso que serve o consenso Bitcoin SPV+BFT POS (Aura+Grandpa).
Bitcoin SPV é uma forma de verificação de pagamentos simples proposta por Satoshi Nakamoto, que permite sincronizar e verificar transações de Bitcoin sem a necessidade de executar um nó completo. Esta característica permite que o Consenso Taproot funcione em um ambiente totalmente descentralizado, sem a necessidade de qualquer permissão, sincronizando o estado do BTC.
Aura+Grandpa é um protocolo de consenso avançado PoS que implementa tolerância a falhas bizantinas de forma mais geral, garantindo alta consistência entre os nós da rede através de um protocolo distribuído (blockchains construídas com o framework Substrate geralmente utilizam Aura+Grandpa).
Portanto, resumindo o funcionamento das três partes do Taproot Consensus:
Neste sistema, cada validador possui uma chave privada BTC para assinaturas Schnorr. As características das assinaturas Schnorr permitem a realização de agregações de assinaturas de forma eficiente, aumentando assim a segurança e a eficiência do sistema. A chave pública agregada Pagg gerada pelo esquema de multi-assinatura Musig2 forma uma grande árvore MAST (Merkle Abstract Syntax Tree).
Após a geração do hash raiz da árvore MAST, os validadores realizam transferências de BTC e operações de gravação para o endereço de assinatura de limite gerado pela árvore MAST, implementando a funcionalidade de submissão de dados da mainnet BTC para a rede Layer2. Ao mesmo tempo, cada validador atua como um nó leve SPV (Simplified Payment Verification) do Bitcoin, permitindo que sincronizem de forma segura e sem permissão o estado da rede BTC.
Em resumo:
Taproot Consensus utiliza Schnorr+Mast na camada um do Bitcoin para construir uma gestão descentralizada de múltiplas assinaturas de BTC, enquanto a camada dois opera uma rede de nós SPV do Bitcoin. Tomando como exemplo uma rede Layer2, essa rede opera inteiramente com nós SPV do Bitcoin, que podem sincronizar o estado dos dados da camada um do Bitcoin, permitindo assim que a Layer2 e a camada um do Bitcoin tenham informações sincronizadas. Para garantir que a rede de camada dois seja segura e confiável, essa Layer2 integra a rede de nós SPV do Bitcoin com Aura+Grandpa, ou seja, a rede de nós SPV do Bitcoin adquire um nível de segurança no nível de consenso BFT. Isso significa que a gestão dos ativos da rede Layer2 não é feita por alguns signatários múltiplos, mas sim impulsionada pelo consenso BFT, alcançando assim uma verdadeira descentralização.
Outros detalhes técnicos
Além da estrutura técnica mencionada, o white paper do Taproot Consensus também explica em detalhe a implementação de tecnologias como assinaturas Schnorr, MAST, nós leves PSV do Bitcoin, Aura+Grandpa, entre outros. Para aqueles que desejam aprender e entender as tecnologias mais recentes do Bitcoin, este white paper é um material de estudo muito abrangente e detalhado.
Além disso, o livro amarelo explica detalhadamente o processo de implementação do Musig2, bem como as diferenças em relação a outras soluções tecnológicas conhecidas de projetos BTC Layer2.
Por exemplo, a estrutura tecnológica subjacente de um projeto é baseada no protocolo tBTC. O tBTC utiliza assinaturas múltiplas do Bitcoin para construir uma rede de assinaturas em limiar, que possui uma consistência mais forte em comparação com redes distribuídas tradicionais.
No entanto, tBTC ainda é uma rede de múltiplas assinaturas que requer 9 assinaturas. Para realmente alcançar um sistema que não dependa de pessoas, mas sim de um consenso, é necessário combinar a rede de múltiplas assinaturas com o mecanismo de consenso BFT PoS (Prova de Participação Tolerante a Falhas Bizantinas). (Esta também é a diferença entre redes distribuídas e blockchain: redes distribuídas enfatizam a distribuição, mas carecem de um consenso tolerante a falhas bizantinas, enquanto a blockchain, apesar de também ser uma rede distribuída, depende do consenso tolerante a falhas bizantinas para funcionar, tornando-se assim uma rede verdadeiramente descentralizada.)
O plano de consenso Taproot adota um design mais avançado. Através da combinação de assinaturas Schnorr, MAST, nós leves SPV do Bitcoin e os mecanismos de consenso tolerantes a falhas bizantinas Aura e Grandpa, foi construído um plano de extensão descentralizada Layer2 altamente consistente e seguro. Esta fusão não só melhora a escalabilidade e a usabilidade da rede Bitcoin, como também garante a segurança e a consistência da rede Layer2.
Conclusão
Este livro branco técnico descreve de forma sistemática e abrangente a solução de implementação e os detalhes técnicos do Consenso Taproot, mostrando-nos uma solução de segunda camada de Bitcoin totalmente construída com base na tecnologia nativa do Bitcoin.
O Consenso Taproot não só respeita e herda a direção técnica original do Bitcoin, como também combina as inovações técnicas trazidas pelas várias atualizações 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 a verdadeira solução de segundo nível descentralizada para o Bitcoin é o caminho inevitável para o desenvolvimento do ecossistema Bitcoin, e soluções como Taproot Consensus brilharão verdadeiramente.