O auge da tecnologia nativa do Bitcoin: uma análise aprofundada do plano de Consenso Taproot do BEVM
No dia 20 de maio de 2024, a equipe de desenvolvimento do BEVM lançou o white paper técnico intitulado "Taproot Consensus: Solução BTC Layer2 Descentralizada". Este white paper detalha a forma de implementação do Taproot Consensus, bem como como construir uma solução BTC Layer2 totalmente descentralizada utilizando tecnologias nativas como assinaturas Schnorr, MAST e nós SPV do Bitcoin.
Após ler o texto completo, pode-se sentir que o plano de Consenso Taproot é a obra-prima da tecnologia de expansão nativa do Bitcoin. Ele não fez nenhuma alteração no código do Bitcoin, mas combinou habilmente várias tecnologias-chave do Bitcoin, com uma ideia clara e uma estrutura engenhosa.
Antes de uma análise aprofundada do livro amarelo, é necessário revisitar a evolução técnica do Bitcoin, a fim de entender melhor como o Consenso Taproot surgiu no contexto do desenvolvimento do Bitcoin.
I. Marcos de desenvolvimento da tecnologia Bitcoin
Em 31 de outubro de 2008, Satoshi Nakamoto publicou o artigo "Bitcoin: um sistema de caixa eletrônico ponto a ponto", onde apresentou oficialmente a implementação técnica completa do Bitcoin. O oitavo capítulo do artigo menciona a solução SPV (Simple Payment Verification), que é a verificação simples de pagamentos, uma técnica que permite validar pagamentos sem a necessidade de executar um nó completo, apenas mantendo o cabeçalho do bloco.
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. Vale ressaltar que o Bitcoin inicialmente utilizou a tecnologia de assinatura de curva elíptica (ECDSA), em vez da mais adequada tecnologia de assinatura de Schnorr. Isso ocorreu porque, na época, a assinatura de Schnorr ainda não havia sido liberada como código aberto e ainda estava sob proteção de patente.
A assinatura Schnorr mantém todas as funcionalidades e suposições de segurança da assinatura de curva elíptica, ao mesmo tempo que ultrapassa a limitação de até 15 assinaturas múltiplas sob o quadro das assinaturas de curva elíptica, permitindo finalmente a gestão conjunta de mais de 1000 endereços de Bitcoin sem afetar a velocidade da assinatura.
Em 2018, após anos de validação, os desenvolvedores principais do Bitcoin, Gregory Maxwell e outros, propuseram oficialmente o BIP, sugerindo a introdução de assinaturas Schnorr na rede Bitcoin.
No dia 14 de novembro de 2021, o Bitcoin completou a atualização Taproot, e a assinatura Schnorr foi oficialmente incorporada à rede Bitcoin, inaugurando uma nova era de multi-assinatura descentralizada.
Além das assinaturas Schnorr, a atualização Taproot também introduziu o MAST (Merkelized Abstract Syntax Trees), ou Árvores de Sintaxe Abstrata de Merkle. Esta é uma tecnologia que confere ao Bitcoin funcionalidades semelhantes a contratos inteligentes, organizando a lógica contratual com múltiplas ramificações de condições na forma de uma árvore Merkle, permitindo que o código Bitcoin execute necessidades funcionais semelhantes a contratos inteligentes (mas limitadas à validação de pagamentos em Bitcoin, diferenciando-se dos complexos contratos inteligentes do Ethereum).
A assinatura Schnorr pode expandir endereços de multiassinatura de Bitcoin para mais de 1000, enquanto o MAST pode permitir que endereços de assinatura Schnorr sejam utilizados para multiassinatura através de programas Bitcoin. Assim, a combinação da assinatura Schnorr com o MAST pode realizar uma rede de multiassinatura descentralizada de Bitcoin que não requer assinaturas manuais, mas é acionada por instruções de código Bitcoin.
Isto significa que o Bitcoin pode ultrapassar uma camada de limitações de forma descentralizada, permitindo cenários de negócios mais complexos e ricos na segunda camada.
A solução de Consenso Taproot proposta pela equipe BEVM é a culminação da iteração tecnológica do Bitcoin ao longo de 13 anos, de 2008 a 2021.
Dois, visão geral da solução de consenso Taproot
O white paper da tecnologia Taproot Consensus começa destacando que a natureza não Turing completa da rede Bitcoin limita sua capacidade de implementar diretamente soluções de escalabilidade Layer2 semelhantes ao Rollup do Ethereum. A camada de contrato script da rede Bitcoin só pode realizar operações de transferência simples, não conseguindo suportar funcionalidades de contratos inteligentes mais complexas. Portanto, construir uma solução de escalabilidade Layer2 puramente a partir da camada de script do Bitcoin não é viável.
Esta descrição resume altamente a não completude de Turing da rede Bitcoin e a característica de que os contratos de script do Bitcoin só podem executar operações de transferência de Bitcoin. Assim, a direção correta para a expansão do Bitcoin não é focar em melhorias na camada 1, mas sim utilizar as capacidades existentes do Bitcoin para construir uma solução de escalabilidade de segunda camada totalmente descentralizada.
O Consenso Taproot combina a tecnologia Taproot do Bitcoin (assinaturas Schnorr e MAST), os 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 proposto pela equipe BEVM é composto por três partes: Schnorr+Mast, Bitcoin SPV e Aura+Grandpa.
Schnorr+Mast combina estas duas grandes tecnologias nativas trazidas pela atualização Taproot do Bitcoin, permitindo uma gestão descentralizada de múltiplas assinaturas do Bitcoin, sem a necessidade de assinaturas manuais, mas sim através do código do Bitcoin.
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.
Bitcoin SPV é um método de validação de pagamentos simples proposto por Satoshi Nakamoto, que permite sincronizar e validar transações de Bitcoin sem a necessidade de executar um nó completo. Esta característica permite que o Consenso Taproot possa sincronizar o estado do BTC em um ambiente completamente descentralizado, sem necessidade de qualquer permissão.
Aura+Grandpa é um protocolo de consenso PoS avançado que implementa a tolerância a falhas bizantinas, garantindo a alta consistência dos nós da rede através de um protocolo distribuído (quase todas as blockchains construídas com o framework Substrate utilizam Aura+Grandpa).
Portanto, resumindo o princípio de funcionamento das três partes do Taproot Consensus:
No sistema BEVM, cada validador possui uma chave privada BTC para assinaturas Schnorr. As características das assinaturas Schnorr permitem a realização de agregação eficiente de assinaturas, aumentando assim a segurança e a eficiência do sistema. A chave pública agregada Pagg gerada pelo esquema de assinatura multifirma Musig2 formou uma grande árvore MAST (Merkle Abstract Syntax Tree).
Após a geração do valor hash da 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 rede principal do BTC para a rede BEVM. Ao mesmo tempo, cada validador atua como um nó leve SPV (Simplified Payment Verification) do Bitcoin, permitindo que eles sincronizem com segurança e sem permissão o estado da rede BTC.
Em resumo:
O Consenso Taproot utiliza Schnorr+Mast na camada um do Bitcoin para construir uma gestão descentralizada de múltiplas assinaturas BTC, enquanto a camada dois opera uma rede de nós SPV do Bitcoin. Tomando como exemplo a BEVM, toda a rede da camada dois da BEVM funciona com nós SPV do Bitcoin, que podem sincronizar o estado dos dados da camada um do Bitcoin, permitindo assim a sincronização de informações entre a BEVM e a camada um do Bitcoin. Para garantir a segurança e a confiança da rede da camada dois, a BEVM funde a rede de nós SPV do Bitcoin com Aura+Grandpa, proporcionando à rede de nós SPV do Bitcoin um nível de segurança em termos de consenso BFT. Portanto, a gestão dos ativos da rede BEVM não é feita por determinados 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 SPV 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 abrangente e detalhado.
Além disso, o livro amarelo explica detalhadamente o processo de implementação do Musig2, bem como a diferença entre o famoso projeto BTC Layer2 Mezo e o Taproot Consensus.
A estrutura técnica subjacente do Mezo é baseada no protocolo tBTC. O tBTC utiliza múltiplas assinaturas do Bitcoin para construir uma rede de assinaturas em limite, que possui uma consistência mais forte em comparação com redes distribuídas tradicionais.
No entanto, o tBTC ainda é uma rede multi-assinatura que requer 9 assinaturas. Para realmente alcançar um sistema que não dependa de pessoas, mas sim impulsionado por consenso, é necessário combinar a rede multi-assinatura com o mecanismo de consenso BFT PoS (Proof of Stake tolerante a falhas bizantinas). Esta também é a diferença entre redes distribuídas e blockchain; as redes distribuídas enfatizam a distribuição, mas carecem de um consenso tolerante a falhas bizantinas, enquanto a blockchain, embora também seja uma rede distribuída, é impulsionada pelo consenso tolerante a falhas bizantinas, tornando-se assim uma rede verdadeiramente descentralizada.
A solução Taproot Consensus adotou um 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 construída uma solução de expansão descentralizada Layer2 altamente consistente e segura. Esta fusão não só melhorou a escalabilidade e a usabilidade da rede Bitcoin, como também garantiu a segurança e a consistência da rede BEVM.
Resumo
O livro branco técnico publicado pela equipe BEVM descreve de forma abrangente a implementação e os detalhes técnicos do Taproot Consensus, apresentando uma solução de segunda camada totalmente construída com base na tecnologia nativa do Bitcoin.
A Consenso Taproot não apenas respeita e herda a direção técnica original do Bitcoin, mas também combina inovações técnicas trazidas por 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 uma verdadeira solução de segunda camada descentralizada para Bitcoin é o caminho necessário para o desenvolvimento do ecossistema Bitcoin, e soluções como o Taproot Consensus brilharão no futuro.
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Comentário
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SolidityNewbie
· 15h atrás
O chefe é muito forte.
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ProveMyZK
· 08-12 13:52
Os cães especuladores vão realmente mudar para L2?
A equipe BEVM lançou o livro branco da tecnologia Taproot Consensus para criar uma solução Layer2 nativa do Bitcoin.
O auge da tecnologia nativa do Bitcoin: uma análise aprofundada do plano de Consenso Taproot do BEVM
No dia 20 de maio de 2024, a equipe de desenvolvimento do BEVM lançou o white paper técnico intitulado "Taproot Consensus: Solução BTC Layer2 Descentralizada". Este white paper detalha a forma de implementação do Taproot Consensus, bem como como construir uma solução BTC Layer2 totalmente descentralizada utilizando tecnologias nativas como assinaturas Schnorr, MAST e nós SPV do Bitcoin.
Após ler o texto completo, pode-se sentir que o plano de Consenso Taproot é a obra-prima da tecnologia de expansão nativa do Bitcoin. Ele não fez nenhuma alteração no código do Bitcoin, mas combinou habilmente várias tecnologias-chave do Bitcoin, com uma ideia clara e uma estrutura engenhosa.
Antes de uma análise aprofundada do livro amarelo, é necessário revisitar a evolução técnica do Bitcoin, a fim de entender melhor como o Consenso Taproot surgiu no contexto do desenvolvimento do Bitcoin.
I. Marcos de desenvolvimento da tecnologia Bitcoin
Em 31 de outubro de 2008, Satoshi Nakamoto publicou o artigo "Bitcoin: um sistema de caixa eletrônico ponto a ponto", onde apresentou oficialmente a implementação técnica completa do Bitcoin. O oitavo capítulo do artigo menciona a solução SPV (Simple Payment Verification), que é a verificação simples de pagamentos, uma técnica que permite validar pagamentos sem a necessidade de executar um nó completo, apenas mantendo o cabeçalho do bloco.
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. Vale ressaltar que o Bitcoin inicialmente utilizou a tecnologia de assinatura de curva elíptica (ECDSA), em vez da mais adequada tecnologia de assinatura de Schnorr. Isso ocorreu porque, na época, a assinatura de Schnorr ainda não havia sido liberada como código aberto e ainda estava sob proteção de patente.
A assinatura Schnorr mantém todas as funcionalidades e suposições de segurança da assinatura de curva elíptica, ao mesmo tempo que ultrapassa a limitação de até 15 assinaturas múltiplas sob o quadro das assinaturas de curva elíptica, permitindo finalmente a gestão conjunta de mais de 1000 endereços de Bitcoin sem afetar a velocidade da assinatura.
Em 2018, após anos de validação, os desenvolvedores principais do Bitcoin, Gregory Maxwell e outros, propuseram oficialmente o BIP, sugerindo a introdução de assinaturas Schnorr na rede Bitcoin.
No dia 14 de novembro de 2021, o Bitcoin completou a atualização Taproot, e a assinatura Schnorr foi oficialmente incorporada à rede Bitcoin, inaugurando uma nova era de multi-assinatura descentralizada.
Além das assinaturas Schnorr, a atualização Taproot também introduziu o MAST (Merkelized Abstract Syntax Trees), ou Árvores de Sintaxe Abstrata de Merkle. Esta é uma tecnologia que confere ao Bitcoin funcionalidades semelhantes a contratos inteligentes, organizando a lógica contratual com múltiplas ramificações de condições na forma de uma árvore Merkle, permitindo que o código Bitcoin execute necessidades funcionais semelhantes a contratos inteligentes (mas limitadas à validação de pagamentos em Bitcoin, diferenciando-se dos complexos contratos inteligentes do Ethereum).
A assinatura Schnorr pode expandir endereços de multiassinatura de Bitcoin para mais de 1000, enquanto o MAST pode permitir que endereços de assinatura Schnorr sejam utilizados para multiassinatura através de programas Bitcoin. Assim, a combinação da assinatura Schnorr com o MAST pode realizar uma rede de multiassinatura descentralizada de Bitcoin que não requer assinaturas manuais, mas é acionada por instruções de código Bitcoin.
Isto significa que o Bitcoin pode ultrapassar uma camada de limitações de forma descentralizada, permitindo cenários de negócios mais complexos e ricos na segunda camada.
A solução de Consenso Taproot proposta pela equipe BEVM é a culminação da iteração tecnológica do Bitcoin ao longo de 13 anos, de 2008 a 2021.
Dois, visão geral da solução de consenso Taproot
O white paper da tecnologia Taproot Consensus começa destacando que a natureza não Turing completa da rede Bitcoin limita sua capacidade de implementar diretamente soluções de escalabilidade Layer2 semelhantes ao Rollup do Ethereum. A camada de contrato script da rede Bitcoin só pode realizar operações de transferência simples, não conseguindo suportar funcionalidades de contratos inteligentes mais complexas. Portanto, construir uma solução de escalabilidade Layer2 puramente a partir da camada de script do Bitcoin não é viável.
Esta descrição resume altamente a não completude de Turing da rede Bitcoin e a característica de que os contratos de script do Bitcoin só podem executar operações de transferência de Bitcoin. Assim, a direção correta para a expansão do Bitcoin não é focar em melhorias na camada 1, mas sim utilizar as capacidades existentes do Bitcoin para construir uma solução de escalabilidade de segunda camada totalmente descentralizada.
O Consenso Taproot combina a tecnologia Taproot do Bitcoin (assinaturas Schnorr e MAST), os 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 proposto pela equipe BEVM é composto por três partes: Schnorr+Mast, Bitcoin SPV e Aura+Grandpa.
Schnorr+Mast combina estas duas grandes tecnologias nativas trazidas pela atualização Taproot do Bitcoin, permitindo uma gestão descentralizada de múltiplas assinaturas do Bitcoin, sem a necessidade de assinaturas manuais, mas sim através do código do Bitcoin.
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.
Bitcoin SPV é um método de validação de pagamentos simples proposto por Satoshi Nakamoto, que permite sincronizar e validar transações de Bitcoin sem a necessidade de executar um nó completo. Esta característica permite que o Consenso Taproot possa sincronizar o estado do BTC em um ambiente completamente descentralizado, sem necessidade de qualquer permissão.
Aura+Grandpa é um protocolo de consenso PoS avançado que implementa a tolerância a falhas bizantinas, garantindo a alta consistência dos nós da rede através de um protocolo distribuído (quase todas as blockchains construídas com o framework Substrate utilizam Aura+Grandpa).
Portanto, resumindo o princípio de funcionamento das três partes do Taproot Consensus:
No sistema BEVM, cada validador possui uma chave privada BTC para assinaturas Schnorr. As características das assinaturas Schnorr permitem a realização de agregação eficiente de assinaturas, aumentando assim a segurança e a eficiência do sistema. A chave pública agregada Pagg gerada pelo esquema de assinatura multifirma Musig2 formou uma grande árvore MAST (Merkle Abstract Syntax Tree).
Após a geração do valor hash da 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 rede principal do BTC para a rede BEVM. Ao mesmo tempo, cada validador atua como um nó leve SPV (Simplified Payment Verification) do Bitcoin, permitindo que eles sincronizem com segurança e sem permissão o estado da rede BTC.
Em resumo:
O Consenso Taproot utiliza Schnorr+Mast na camada um do Bitcoin para construir uma gestão descentralizada de múltiplas assinaturas BTC, enquanto a camada dois opera uma rede de nós SPV do Bitcoin. Tomando como exemplo a BEVM, toda a rede da camada dois da BEVM funciona com nós SPV do Bitcoin, que podem sincronizar o estado dos dados da camada um do Bitcoin, permitindo assim a sincronização de informações entre a BEVM e a camada um do Bitcoin. Para garantir a segurança e a confiança da rede da camada dois, a BEVM funde a rede de nós SPV do Bitcoin com Aura+Grandpa, proporcionando à rede de nós SPV do Bitcoin um nível de segurança em termos de consenso BFT. Portanto, a gestão dos ativos da rede BEVM não é feita por determinados 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 SPV 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 abrangente e detalhado.
Além disso, o livro amarelo explica detalhadamente o processo de implementação do Musig2, bem como a diferença entre o famoso projeto BTC Layer2 Mezo e o Taproot Consensus.
A estrutura técnica subjacente do Mezo é baseada no protocolo tBTC. O tBTC utiliza múltiplas assinaturas do Bitcoin para construir uma rede de assinaturas em limite, que possui uma consistência mais forte em comparação com redes distribuídas tradicionais.
No entanto, o tBTC ainda é uma rede multi-assinatura que requer 9 assinaturas. Para realmente alcançar um sistema que não dependa de pessoas, mas sim impulsionado por consenso, é necessário combinar a rede multi-assinatura com o mecanismo de consenso BFT PoS (Proof of Stake tolerante a falhas bizantinas). Esta também é a diferença entre redes distribuídas e blockchain; as redes distribuídas enfatizam a distribuição, mas carecem de um consenso tolerante a falhas bizantinas, enquanto a blockchain, embora também seja uma rede distribuída, é impulsionada pelo consenso tolerante a falhas bizantinas, tornando-se assim uma rede verdadeiramente descentralizada.
A solução Taproot Consensus adotou um 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 construída uma solução de expansão descentralizada Layer2 altamente consistente e segura. Esta fusão não só melhorou a escalabilidade e a usabilidade da rede Bitcoin, como também garantiu a segurança e a consistência da rede BEVM.
Resumo
O livro branco técnico publicado pela equipe BEVM descreve de forma abrangente a implementação e os detalhes técnicos do Taproot Consensus, apresentando uma solução de segunda camada totalmente construída com base na tecnologia nativa do Bitcoin.
A Consenso Taproot não apenas respeita e herda a direção técnica original do Bitcoin, mas também combina inovações técnicas trazidas por 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 uma verdadeira solução de segunda camada descentralizada para Bitcoin é o caminho necessário para o desenvolvimento do ecossistema Bitcoin, e soluções como o Taproot Consensus brilharão no futuro.