Великое достижение нативной технологии масштабирования Биткойн: глубокий анализ технологии консенсуса Taproot
20 мая 2024 года команда, сосредоточенная на разработке Layer2 для Биткойн, опубликовала технический документ под названием «Taproot Consensus: децентрализованное решение для BTC Layer2». Этот документ подробно описывает способы реализации Taproot Consensus и то, как использовать такие родные технологии Биткойн, как подписи Шнорра, MAST и узлы SPV Биткойн для создания полностью децентрализованного решения для BTC Layer2.
Прочитав текст, создается впечатление, что предложенное командой решение Taproot Consensus является настоящим шедевром родной технологии расширения Биткойн. Оно не вносит никаких изменений в код Биткойн, а умело интегрирует несколько ключевых технологий Биткойн, при этом мысль ясна, а структура изящна.
Перед тем как углубиться в анализ жёлтой книги, необходимо вспомнить о технологическом развитии Биткойна, что поможет понять, как Taproot Consensus возник в ходе эволюции Биткойна.
Историческое развитие технологий Биткойн
31 октября 2008 года Сатоши Накамото опубликовал статью под названием «Биткойн: одноранговая электронная денежная система», в которой впервые полностью изложил техническую реализацию Биткойна. В восьмой главе статьи упоминается решение SPV (Simple Payment Verification), то есть простая проверка платежей, которое является технологическим средством для верификации платежей без необходимости запуска полного узла, сохраняя только заголовки блоков.
3 января 2009 года Сатоши Накамото на небольшом сервере в Хельсинки, Финляндия, создал генезис-блок, что ознаменовало официальное рождение Биткойна. Стоит отметить, что исходный код Биткойна использовал технологию подписи эллиптической кривой (ECDSA), а не более подходящую для Биткойна технологию подписи Шнорра. Это произошло потому, что на тот момент подпись Шнорра еще не была открыта и находилась под патентной защитой.
Подпись Шнорра сохраняет все функции и предположения безопасности подписей на эллиптической кривой, одновременно преодолевая ограничение на 15-кратную многофункциональность биткойна в рамках схемы подписей на эллиптической кривой, в конечном итоге позволяя более 1000 адресам совместно управлять Биткойном без ущерба для скорости подписи.
В 2018 году, после многолетних повторных проверок, разработчики ядра Биткойн официально предложили ввести подпись Шнорра в сеть Биткойн.
14 ноября 2021 года Биткойн завершил обновление Taproot, официально внедрив сигнатуры Шнорра в сеть и открыв новую эру децентрализованных мультиподписей. Помимо сигнатур Шнорра, обновление Taproot также ввело MAST (Merkelized Abstract Syntax Trees), т.е. Мерклевых абстрактных синтаксических деревьев, что является технологией, позволяющей Биткойну обладать функциональностью, аналогичной смарт-контрактам.
Подпись Шнорра может расширить мультиподписной адрес Биткойна до 1000+, а MAST может управлять адресами с подписью Шнорра для мультиподписей с помощью программ Биткойна. Таким образом, комбинация подписи Шнорра + MAST может реализовать децентрализованную мультиподписную сеть Биткойна, которая не зависит от ручных подписей, а управляется командами кода Биткойна.
Это означает, что Биткойн может преодолеть ограничения первого уровня не требуя доверия, реализуя более сложные и богатые бизнес-сценарии на втором уровне. А предложенное этой командой решение Taproot Consensus является кульминацией 13-летней технической итерации Биткойна с 2008 по 2021 год.
Обзор решения Taproot Consensus
В начале технического документа по Taproot Consensus указано: нетьюрингова природа сети Биткойн ограничивает ее возможность реализовывать решения Layer2, подобные Rollup в Эфириуме. Уровень скриптовых контрактов сети Биткойн может выполнять только простые операции перевода, не поддерживая более сложные функции смарт-контрактов. Поэтому простое создание решения Layer2 на уровне скриптов Биткойн невозможно.
Это описание высоко обобщает нетюрингоспособность сети Биткойн и особенности того, что скриптовые контракты Биткойн могут выполнять только операции перевода Бита. Поэтому правильное направление расширения Биткойна заключается не в манипуляциях с первым уровнем сети, а в использовании существующих возможностей Биткойна для построения полностью децентрализованного решения для второго уровня.
Taproot Consensus именно объединяет технологию Taproot Биткойна (подписи Schnorr и MAST), легкие узлы SPV Биткойна и механизм согласия BFT PoS, создавая децентрализованную и высоко согласованную сеть Layer2.
Подробное объяснение архитектуры консенсуса Taproot
Команда предложила Consensus Taproot, который состоит из трех частей: Schnorr+Mast, Биткойн SPV и Aura+Grandpa.
Schnorr+Mast, используя две родные технологии, принесенные апгрейдом Taproot Биткойна, могут реализовать децентрализованное управление многими подписями для Биткойна, без необходимости подписывать людьми, а используя код Биткойна для управления.
Итак, кто будет управлять этим кодом? Ответ заключается в том, что это осуществляется через консенсус, достигнутый с помощью второго уровня сети.
Как второго уровня сети достигается консенсус, и как этот консенсус синхронизируется с состоянием первого уровня Биткойна? В этом и заключается роль консенсуса Bitcoin SPV+BFT POS (Aura+Grandpa).
Bitcoin SPV — это способ простой проверки платежей, предложенный Сатоши Накамото, который позволяет синхронизировать и проверять транзакции Биткойна без запуска полного узла. Эта особенность позволяет Taproot Consensus синхронизировать состояние BTC в полностью децентрализованной среде без необходимости в каких-либо разрешениях.
Aura+Grandpa является достаточно универсальным протоколом консенсуса PoS с высоким уровнем отказоустойчивости, который обеспечивает высокую согласованность сетевых узлов через распределённый протокол (блокчейны, построенные на фреймворке Substrate, в основном используют Aura+Grandpa)
Таким образом, подводя итоги принципам работы трех частей Taproot Consensus:
В этой системе каждый валидатор имеет BTC-ключ для Schnorr-подписей. Особенности Schnorr-подписей позволяют эффективно агрегировать подписи, что повышает безопасность и эффективность системы. Агрегированным публичным ключом Pagg, сгенерированным с помощью схемы мультиподписей Musig2, формируется большая MAST (Merkle Abstract Syntax Tree) дерево.
После генерации корневого хеш-значения дерева MAST, валидаторы осуществляют переводы BTC и операции с записями на адресе пороговой подписи, сгенерированном деревом MAST, что позволяет отправлять данные из основной сети BTC в сеть второго уровня. В то же время каждый валидатор выступает в роли легкого узла Bitcoin SPV (Упрощенная проверка платежей), что позволяет ему безопасно и без разрешений синхронизировать состояние сети BTC.
Короче говоря:
Taproot Consensus использует Schnorr+Mast для построения децентрализованного управления многоподписными BTC на первом уровне Биткойна, а на втором уровне работает сеть узлов Bitcoin SPV. В качестве примера можно взять какую-либо сеть Layer2, которая полностью функционирует на узлах Bitcoin SPV, эти узлы могут синхронизировать состояние данных первого уровня Биткойна, таким образом, позволяя Layer2 и первому уровню Биткойна синхронизировать информацию. Для обеспечения безопасности и надежности сети второго уровня, этот Layer2 объединяет сеть узлов Bitcoin SPV с Aura+Grandpa, обеспечивая тем самым уровень безопасности на уровне BFT для сети узлов Bitcoin SPV. Это означает, что управление активами сети Layer2 осуществляется не некоторыми многоподписчиками, а опирается на BFT консенсус, что позволяет достичь настоящей децентрализации.
Другие технические детали
Помимо вышеупомянутой технической структуры, в желтой книге Taproot Consensus также подробно объясняются детали реализации таких технологий, как подписи Шнорра, MAST, легкие узлы Биткойн PSV, Aura+Grandpa и другие. Для тех, кто хочет изучить и понять последние технологии Биткойн, эта желтая книга является очень комплексным и подробным учебным материалом.
Кроме того, жёлтая книга подробно объясняет процесс реализации Musig2, а также различия между техническими решениями других известных проектов BTC Layer2.
Например, базовая технологическая структура проекта основана на протоколе tBTC. tBTC использует многофирменную подпись Биткойна для создания сети подписи с ограничением, которая, по сравнению с традиционными распределенными сетями, обладает высокой согласованностью.
Однако, tBTC все еще является сетью мультиподписей, требующей подписей 9 человек. Чтобы действительно добиться управления на основе консенсуса, а не полагаться на людей, необходимо объединить сеть мультиподписей с механизмом консенсуса BFT PoS (байесовское согласие с доказательством доли). (Это также различие между распределенными сетями и блокчейном: распределенные сети подчеркивают распределенность, но им не хватает консенсуса с байесовской устойчивостью, в то время как блокчейн также является распределенной сетью, но полагается на байесовский консенсус для управления, поэтому это действительно децентрализованная сеть.)
Решение Taproot Consensus использует более продвинутый дизайн. Объединив подписи Schnorr, MAST, легкие узлы SPV Биткойна, а также механизмы согласования Aura и Grandpa с байесовской устойчивостью, оно создает высоко согласованное и безопасное децентрализованное расширение Layer2. Это слияние не только улучшает масштабируемость и удобство сети Биткойн, но и обеспечивает безопасность и согласованность сети Layer2.
Заключение
Этот технический документ систематически и всесторонне описывает реализацию Taproot Consensus и технические детали, демонстрируя нам полностью основанное на оригинальных технологиях Биткойна решение второго уровня для Биткойна.
Taproot Consensus не только уважает и наследует изначальное технологическое направление Биткойна, но и сочетает технологические достижения, принесенные всеми предыдущими обновлениями Биткойна, что является настоящим достижением в области нативных технологий расширения Биткойна.
С развитием экосистемы Биткойн люди постепенно осознают, что действительно децентрализованные решения второго уровня для Биткойн являются необходимым путем развития экосистемы Биткойн, и такие решения, как Taproot Consensus, будут по-настоящему сиять.
На этой странице может содержаться сторонний контент, который предоставляется исключительно в информационных целях (не в качестве заявлений/гарантий) и не должен рассматриваться как поддержка взглядов компании Gate или как финансовый или профессиональный совет. Подробности смотрите в разделе «Отказ от ответственности» .
9 Лайков
Награда
9
4
Поделиться
комментарий
0/400
BlockchainGriller
· 20ч назад
Биткойн снова на луну
Посмотреть ОригиналОтветить0
MEVSandwichVictim
· 07-29 02:14
Снова, снова~ еще одно L2 решение и все будет готово.
Посмотреть ОригиналОтветить0
HackerWhoCares
· 07-29 01:57
Кому какое дело до L2, так холодно!
Посмотреть ОригиналОтветить0
DaoDeveloper
· 07-29 01:54
блестящий подход к масштабированию биткойна... углубляюсь в белую книгу прямо сейчас, если честно
Taproot Consensus: Биткойн родная технология расширения, мастерское произведение
Великое достижение нативной технологии масштабирования Биткойн: глубокий анализ технологии консенсуса Taproot
20 мая 2024 года команда, сосредоточенная на разработке Layer2 для Биткойн, опубликовала технический документ под названием «Taproot Consensus: децентрализованное решение для BTC Layer2». Этот документ подробно описывает способы реализации Taproot Consensus и то, как использовать такие родные технологии Биткойн, как подписи Шнорра, MAST и узлы SPV Биткойн для создания полностью децентрализованного решения для BTC Layer2.
Прочитав текст, создается впечатление, что предложенное командой решение Taproot Consensus является настоящим шедевром родной технологии расширения Биткойн. Оно не вносит никаких изменений в код Биткойн, а умело интегрирует несколько ключевых технологий Биткойн, при этом мысль ясна, а структура изящна.
Перед тем как углубиться в анализ жёлтой книги, необходимо вспомнить о технологическом развитии Биткойна, что поможет понять, как Taproot Consensus возник в ходе эволюции Биткойна.
Историческое развитие технологий Биткойн
31 октября 2008 года Сатоши Накамото опубликовал статью под названием «Биткойн: одноранговая электронная денежная система», в которой впервые полностью изложил техническую реализацию Биткойна. В восьмой главе статьи упоминается решение SPV (Simple Payment Verification), то есть простая проверка платежей, которое является технологическим средством для верификации платежей без необходимости запуска полного узла, сохраняя только заголовки блоков.
3 января 2009 года Сатоши Накамото на небольшом сервере в Хельсинки, Финляндия, создал генезис-блок, что ознаменовало официальное рождение Биткойна. Стоит отметить, что исходный код Биткойна использовал технологию подписи эллиптической кривой (ECDSA), а не более подходящую для Биткойна технологию подписи Шнорра. Это произошло потому, что на тот момент подпись Шнорра еще не была открыта и находилась под патентной защитой.
Подпись Шнорра сохраняет все функции и предположения безопасности подписей на эллиптической кривой, одновременно преодолевая ограничение на 15-кратную многофункциональность биткойна в рамках схемы подписей на эллиптической кривой, в конечном итоге позволяя более 1000 адресам совместно управлять Биткойном без ущерба для скорости подписи.
В 2018 году, после многолетних повторных проверок, разработчики ядра Биткойн официально предложили ввести подпись Шнорра в сеть Биткойн.
14 ноября 2021 года Биткойн завершил обновление Taproot, официально внедрив сигнатуры Шнорра в сеть и открыв новую эру децентрализованных мультиподписей. Помимо сигнатур Шнорра, обновление Taproot также ввело MAST (Merkelized Abstract Syntax Trees), т.е. Мерклевых абстрактных синтаксических деревьев, что является технологией, позволяющей Биткойну обладать функциональностью, аналогичной смарт-контрактам.
Подпись Шнорра может расширить мультиподписной адрес Биткойна до 1000+, а MAST может управлять адресами с подписью Шнорра для мультиподписей с помощью программ Биткойна. Таким образом, комбинация подписи Шнорра + MAST может реализовать децентрализованную мультиподписную сеть Биткойна, которая не зависит от ручных подписей, а управляется командами кода Биткойна.
Это означает, что Биткойн может преодолеть ограничения первого уровня не требуя доверия, реализуя более сложные и богатые бизнес-сценарии на втором уровне. А предложенное этой командой решение Taproot Consensus является кульминацией 13-летней технической итерации Биткойна с 2008 по 2021 год.
Обзор решения Taproot Consensus
В начале технического документа по Taproot Consensus указано: нетьюрингова природа сети Биткойн ограничивает ее возможность реализовывать решения Layer2, подобные Rollup в Эфириуме. Уровень скриптовых контрактов сети Биткойн может выполнять только простые операции перевода, не поддерживая более сложные функции смарт-контрактов. Поэтому простое создание решения Layer2 на уровне скриптов Биткойн невозможно.
Это описание высоко обобщает нетюрингоспособность сети Биткойн и особенности того, что скриптовые контракты Биткойн могут выполнять только операции перевода Бита. Поэтому правильное направление расширения Биткойна заключается не в манипуляциях с первым уровнем сети, а в использовании существующих возможностей Биткойна для построения полностью децентрализованного решения для второго уровня.
Taproot Consensus именно объединяет технологию Taproot Биткойна (подписи Schnorr и MAST), легкие узлы SPV Биткойна и механизм согласия BFT PoS, создавая децентрализованную и высоко согласованную сеть Layer2.
Подробное объяснение архитектуры консенсуса Taproot
Команда предложила Consensus Taproot, который состоит из трех частей: Schnorr+Mast, Биткойн SPV и Aura+Grandpa.
Schnorr+Mast, используя две родные технологии, принесенные апгрейдом Taproot Биткойна, могут реализовать децентрализованное управление многими подписями для Биткойна, без необходимости подписывать людьми, а используя код Биткойна для управления.
Итак, кто будет управлять этим кодом? Ответ заключается в том, что это осуществляется через консенсус, достигнутый с помощью второго уровня сети.
Как второго уровня сети достигается консенсус, и как этот консенсус синхронизируется с состоянием первого уровня Биткойна? В этом и заключается роль консенсуса Bitcoin SPV+BFT POS (Aura+Grandpa).
Bitcoin SPV — это способ простой проверки платежей, предложенный Сатоши Накамото, который позволяет синхронизировать и проверять транзакции Биткойна без запуска полного узла. Эта особенность позволяет Taproot Consensus синхронизировать состояние BTC в полностью децентрализованной среде без необходимости в каких-либо разрешениях.
Aura+Grandpa является достаточно универсальным протоколом консенсуса PoS с высоким уровнем отказоустойчивости, который обеспечивает высокую согласованность сетевых узлов через распределённый протокол (блокчейны, построенные на фреймворке Substrate, в основном используют Aura+Grandpa)
Таким образом, подводя итоги принципам работы трех частей Taproot Consensus:
В этой системе каждый валидатор имеет BTC-ключ для Schnorr-подписей. Особенности Schnorr-подписей позволяют эффективно агрегировать подписи, что повышает безопасность и эффективность системы. Агрегированным публичным ключом Pagg, сгенерированным с помощью схемы мультиподписей Musig2, формируется большая MAST (Merkle Abstract Syntax Tree) дерево.
После генерации корневого хеш-значения дерева MAST, валидаторы осуществляют переводы BTC и операции с записями на адресе пороговой подписи, сгенерированном деревом MAST, что позволяет отправлять данные из основной сети BTC в сеть второго уровня. В то же время каждый валидатор выступает в роли легкого узла Bitcoin SPV (Упрощенная проверка платежей), что позволяет ему безопасно и без разрешений синхронизировать состояние сети BTC.
Короче говоря:
Taproot Consensus использует Schnorr+Mast для построения децентрализованного управления многоподписными BTC на первом уровне Биткойна, а на втором уровне работает сеть узлов Bitcoin SPV. В качестве примера можно взять какую-либо сеть Layer2, которая полностью функционирует на узлах Bitcoin SPV, эти узлы могут синхронизировать состояние данных первого уровня Биткойна, таким образом, позволяя Layer2 и первому уровню Биткойна синхронизировать информацию. Для обеспечения безопасности и надежности сети второго уровня, этот Layer2 объединяет сеть узлов Bitcoin SPV с Aura+Grandpa, обеспечивая тем самым уровень безопасности на уровне BFT для сети узлов Bitcoin SPV. Это означает, что управление активами сети Layer2 осуществляется не некоторыми многоподписчиками, а опирается на BFT консенсус, что позволяет достичь настоящей децентрализации.
Другие технические детали
Помимо вышеупомянутой технической структуры, в желтой книге Taproot Consensus также подробно объясняются детали реализации таких технологий, как подписи Шнорра, MAST, легкие узлы Биткойн PSV, Aura+Grandpa и другие. Для тех, кто хочет изучить и понять последние технологии Биткойн, эта желтая книга является очень комплексным и подробным учебным материалом.
Кроме того, жёлтая книга подробно объясняет процесс реализации Musig2, а также различия между техническими решениями других известных проектов BTC Layer2.
Например, базовая технологическая структура проекта основана на протоколе tBTC. tBTC использует многофирменную подпись Биткойна для создания сети подписи с ограничением, которая, по сравнению с традиционными распределенными сетями, обладает высокой согласованностью.
Однако, tBTC все еще является сетью мультиподписей, требующей подписей 9 человек. Чтобы действительно добиться управления на основе консенсуса, а не полагаться на людей, необходимо объединить сеть мультиподписей с механизмом консенсуса BFT PoS (байесовское согласие с доказательством доли). (Это также различие между распределенными сетями и блокчейном: распределенные сети подчеркивают распределенность, но им не хватает консенсуса с байесовской устойчивостью, в то время как блокчейн также является распределенной сетью, но полагается на байесовский консенсус для управления, поэтому это действительно децентрализованная сеть.)
Решение Taproot Consensus использует более продвинутый дизайн. Объединив подписи Schnorr, MAST, легкие узлы SPV Биткойна, а также механизмы согласования Aura и Grandpa с байесовской устойчивостью, оно создает высоко согласованное и безопасное децентрализованное расширение Layer2. Это слияние не только улучшает масштабируемость и удобство сети Биткойн, но и обеспечивает безопасность и согласованность сети Layer2.
Заключение
Этот технический документ систематически и всесторонне описывает реализацию Taproot Consensus и технические детали, демонстрируя нам полностью основанное на оригинальных технологиях Биткойна решение второго уровня для Биткойна.
Taproot Consensus не только уважает и наследует изначальное технологическое направление Биткойна, но и сочетает технологические достижения, принесенные всеми предыдущими обновлениями Биткойна, что является настоящим достижением в области нативных технологий расширения Биткойна.
С развитием экосистемы Биткойн люди постепенно осознают, что действительно децентрализованные решения второго уровня для Биткойн являются необходимым путем развития экосистемы Биткойн, и такие решения, как Taproot Consensus, будут по-настоящему сиять.
! Коллекция технологий масштабирования Bitcoin Native Scale: всесторонняя интерпретация Желтой книги технологии BEVM