La obra maestra de la tecnología nativa de Bitcoin: Un análisis profundo del esquema de consenso Taproot de BEVM
El 20 de mayo de 2024, el equipo de desarrollo de BEVM publicó el libro blanco técnico "Taproot Consensus: solución BTC Layer2 descentralizada". Este libro blanco detalla la forma de implementación de Taproot Consensus y cómo construir una solución BTC Layer2 completamente descentralizada utilizando tecnologías nativas como las firmas Schnorr, MAST y nodos SPV de Bitcoin.
Tras leer el texto completo, se puede sentir que el plan Taproot Consensus es la culminación de la tecnología de expansión nativa de Bitcoin. No se han realizado modificaciones en el código de Bitcoin, sino que se han combinado de manera ingeniosa varias tecnologías clave de Bitcoin, con una idea clara y una estructura ingeniosa.
Antes de profundizar en el análisis del libro amarillo, es necesario revisar el proceso de evolución tecnológica de Bitcoin, para poder entender mejor cómo surgió el Consenso Taproot a partir del desarrollo de Bitcoin.
I. Hitos en el desarrollo de la tecnología Bitcoin
El 31 de octubre de 2008, Satoshi Nakamoto publicó el artículo "Bitcoin: un sistema de efectivo electrónico peer-to-peer", donde propuso oficialmente el plan técnico completo para Bitcoin. El capítulo ocho del artículo menciona la solución SPV (Simple Payment Verification), es decir, la verificación de pagos simple, que es un medio técnico que permite verificar pagos sin necesidad de ejecutar un nodo completo, solo guardando los encabezados de bloques.
El 3 de enero de 2009, Satoshi Nakamoto minó el bloque génesis en un pequeño servidor en Helsinki, marcando el nacimiento oficial de Bitcoin. Es importante señalar que Bitcoin utilizó inicialmente la tecnología de firma de curva elíptica (ECDSA), en lugar de la más adecuada tecnología de firma de Schnorr. Esto se debe a que en ese momento la firma de Schnorr aún no había sido de código abierto y seguía bajo protección de patente.
La firma Schnorr conserva todas las funciones y supuestos de seguridad de la firma de curva elíptica, al mismo tiempo que supera la limitación de hasta 15 firmas múltiples de Bitcoin bajo el marco de firma de curva elíptica, logrando finalmente la gestión conjunta de más de 1000 direcciones de Bitcoin sin afectar la velocidad de firma.
En 2018, después de años de verificación, los desarrolladores principales de Bitcoin, como Gregory Maxwell, propusieron oficialmente el BIP, sugiriendo la incorporación de la firma Schnorr a la red de Bitcoin.
El 14 de noviembre de 2021, Bitcoin completó la actualización Taproot, y las firmas Schnorr fueron oficialmente incorporadas a la red Bitcoin, dando inicio a una nueva era de múltiples firmas descentralizadas.
Además de las firmas Schnorr, la actualización de Taproot también introduce MAST (Merkelized Abstract Syntax Trees), es decir, árboles de sintaxis abstracta de Merkle. Esta es una tecnología que otorga a Bitcoin funciones similares a contratos inteligentes, organizando la lógica del contrato de múltiples ramas de condiciones en forma de árbol de Merkle, lo que permite que el código de Bitcoin ejecute requisitos funcionales similares a los de un contrato inteligente (pero limitado a la verificación de pagos de Bitcoin, a diferencia de los complejos contratos inteligentes de Ethereum).
La firma Schnorr puede expandir las direcciones multifirma de Bitcoin a más de 1000, y MAST puede permitir que las direcciones de firma Schnorr se utilicen para multifirma a través de programas de Bitcoin. Por lo tanto, la combinación de la firma Schnorr y MAST puede lograr una red de multifirma descentralizada de Bitcoin impulsada por instrucciones de código de Bitcoin, sin necesidad de firmas manuales.
Esto significa que Bitcoin puede superar una capa de restricciones de manera desconfianza, logrando escenarios de negocio más complejos y ricos en la segunda capa.
La solución de consenso Taproot propuesta por el equipo de BEVM es la culminación de 13 años de iteraciones tecnológicas de Bitcoin desde 2008 hasta 2021.
Dos, resumen de la solución de consenso TAPROOT
El documento técnico de Taproot Consensus comienza señalando: La naturaleza no Turing completa de la red Bitcoin limita su capacidad para implementar directamente soluciones de escalado de Layer2 similares a Rollup de Ethereum. La capa de contratos de script de la red Bitcoin solo puede realizar operaciones de transferencia simples y no puede soportar funciones de contratos inteligentes más complejas. Por lo tanto, construir una solución de escalado de Layer2 puramente desde la capa de script de Bitcoin no es viable.
Esta descripción resume de manera concisa la no completitud de Turing de la red Bitcoin, así como la característica de que los contratos de script de Bitcoin solo pueden ejecutar operaciones de transferencia de Bitcoin. Por lo tanto, la dirección correcta para la expansión de Bitcoin no es hacer modificaciones en la red de primer nivel, sino aprovechar las capacidades existentes de Bitcoin para construir una solución de escalado de segundo nivel completamente descentralizada.
Taproot Consensus combina la tecnología Taproot de Bitcoin (firmas Schnorr y MAST), nodos ligeros SPV de Bitcoin y un mecanismo de consenso BFT PoS, construyendo una red Layer2 descentralizada y altamente consistente.
Tres, explicación detallada de la arquitectura del consenso Taproot
El Consenso Taproot propuesto por el equipo BEVM está compuesto por tres partes: Schnorr+Mast, Bitcoin SPV y Aura+Grandpa.
Schnorr+Mast combina estas dos tecnologías nativas que trae la actualización Taproot de Bitcoin para lograr una gestión descentralizada de múltiples firmas de Bitcoin, sin necesidad de firma manual, sino impulsada por el código de Bitcoin.
Estos códigos son impulsados por el consenso alcanzado por la red de segunda capa. Cómo la red de segunda capa alcanza consenso y cómo ese consenso se sincroniza con el estado de la capa de Bitcoin, esa es la función del consenso Bitcoin SPV+BFT POS (Aura+Grandpa).
Bitcoin SPV es un método de verificación de pagos simple propuesto por Satoshi Nakamoto, que permite sincronizar y verificar transacciones de Bitcoin sin necesidad de ejecutar un nodo completo. Esta característica permite que el Consenso Taproot pueda sincronizar el estado de BTC en un entorno completamente descentralizado, sin necesidad de ningún permiso.
Aura+Grandpa es un avanzado protocolo de consenso PoS que implementa tolerancia a fallos bizantinos, asegurando una alta consistencia entre los nodos de la red a través de un protocolo distribuido (las blockchains construidas con el marco Substrate generalmente utilizan Aura+Grandpa).
Por lo tanto, resumamos el principio de funcionamiento de las tres partes del consenso Taproot:
En el sistema BEVM, cada validador posee una clave privada BTC para firmas Schnorr. Las características de las firmas Schnorr permiten la agregación eficiente de firmas, lo que mejora la seguridad y la eficiencia del sistema. La clave pública agregada Pagg, generada a través del esquema de múltiples firmas Musig2, forma un gran árbol MAST (Merkle Abstract Syntax Tree).
Después de generar el valor hash raíz del árbol MAST, los validadores realizan transferencias de BTC y operaciones de grabado a través de la dirección de firma umbral generada por el árbol MAST, logrando así la función de enviar datos desde la red principal de BTC a la red BEVM. Al mismo tiempo, cada validador actúa como un nodo ligero SPV (Verificación Simplificada de Pagos) de Bitcoin, lo que les permite sincronizar de manera segura y sin permisos el estado de la red BTC.
En resumen:
Taproot Consensus utiliza Schnorr+Mast en la capa uno de Bitcoin para construir una gestión descentralizada de múltiples firmas de BTC, mientras que en la capa dos opera una red de nodos SPV de Bitcoin. Tomando como ejemplo BEVM, toda la red de la capa dos de BEVM funciona con nodos SPV de Bitcoin, los cuales pueden sincronizar el estado de los datos de la capa uno de Bitcoin, logrando así la sincronización de la información entre BEVM y la capa uno de Bitcoin. Para garantizar la seguridad y confianza de la red de la capa dos, BEVM fusiona la red de nodos SPV de Bitcoin con Aura+Grandpa, dotando a la red de nodos SPV de Bitcoin de un nivel de seguridad en términos de consenso BFT. Por lo tanto, no son ciertas personas firmantes múltiples quienes gestionan los activos de la red BEVM, sino que se basa en el consenso BFT para lograr una verdadera descentralización.
Cuatro, otros detalles técnicos del libro amarillo
Además del marco técnico mencionado, el libro blanco de Taproot Consensus también explica en detalle los aspectos de implementación de tecnologías como las firmas Schnorr, MAST, nodos ligeros SPV de Bitcoin, Aura+Grandpa, entre otros. Para aquellos que deseen aprender y conocer las últimas tecnologías de Bitcoin, este libro blanco es un recurso de aprendizaje completo y detallado.
Además, el libro amarillo también explica en detalle el proceso de implementación de Musig2, así como las diferencias entre el famoso proyecto de Layer2 de BTC Mezo y el Consenso Taproot.
La estructura tecnológica subyacente de Mezo se basa en el protocolo tBTC. tBTC utiliza Bitcoin multi-firma para construir una red de firma umbral, que tiene una mayor consistencia en comparación con las redes distribuidas tradicionales.
Sin embargo, tBTC sigue siendo una red de múltiples firmas que requiere la firma de 9 personas. Para lograr realmente un sistema que no dependa de personas sino que esté impulsado por el consenso, es necesario combinar la red de múltiples firmas con el mecanismo de consenso BFT PoS (Prueba de Participación Bizantina Tolerante a Fallos). Esta es también la diferencia entre redes distribuidas y blockchain; las redes distribuidas enfatizan la distribución, pero carecen de un consenso tolerante a fallos bizantino, mientras que la blockchain, aunque también es una red distribuida, está impulsada por un consenso tolerante a fallos bizantino, lo que la convierte en una red verdaderamente descentralizada.
El esquema de consenso Taproot adopta este diseño más avanzado. Al combinar las firmas Schnorr, MAST, nodos ligeros SPV de Bitcoin y los mecanismos de consenso tolerante a fallos bizantinos Aura y Grandpa, se construye un esquema de expansión descentralizada Layer2 altamente consistente y seguro. Esta fusión no solo mejora la escalabilidad y usabilidad de la red Bitcoin, sino que también asegura la seguridad y consistencia de la red BEVM.
Resumen
El libro blanco técnico publicado por el equipo de BEVM describe de manera integral el plan de implementación y los detalles técnicos del Consenso Taproot, mostrando una solución de segunda capa completamente construida sobre la tecnología nativa de Bitcoin.
Taproot Consensus no solo respeta y hereda la dirección técnica original de Bitcoin, sino que también combina la tecnología traída por las actualizaciones de Bitcoin a lo largo de su historia para realizar innovaciones de manera combinatoria, siendo una verdadera obra maestra de la tecnología de expansión nativa de Bitcoin.
Con el continuo desarrollo del ecosistema de Bitcoin, la gente comenzará a darse cuenta de que las verdaderas soluciones de segunda capa descentralizadas para Bitcoin son el camino inevitable para el desarrollo del ecosistema de Bitcoin, y soluciones como Taproot Consensus brillarán en el futuro.
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El equipo de BEVM publica el libro blanco de la tecnología Taproot Consensus para crear una solución nativa de Layer2 para Bitcoin.
La obra maestra de la tecnología nativa de Bitcoin: Un análisis profundo del esquema de consenso Taproot de BEVM
El 20 de mayo de 2024, el equipo de desarrollo de BEVM publicó el libro blanco técnico "Taproot Consensus: solución BTC Layer2 descentralizada". Este libro blanco detalla la forma de implementación de Taproot Consensus y cómo construir una solución BTC Layer2 completamente descentralizada utilizando tecnologías nativas como las firmas Schnorr, MAST y nodos SPV de Bitcoin.
Tras leer el texto completo, se puede sentir que el plan Taproot Consensus es la culminación de la tecnología de expansión nativa de Bitcoin. No se han realizado modificaciones en el código de Bitcoin, sino que se han combinado de manera ingeniosa varias tecnologías clave de Bitcoin, con una idea clara y una estructura ingeniosa.
Antes de profundizar en el análisis del libro amarillo, es necesario revisar el proceso de evolución tecnológica de Bitcoin, para poder entender mejor cómo surgió el Consenso Taproot a partir del desarrollo de Bitcoin.
I. Hitos en el desarrollo de la tecnología Bitcoin
El 31 de octubre de 2008, Satoshi Nakamoto publicó el artículo "Bitcoin: un sistema de efectivo electrónico peer-to-peer", donde propuso oficialmente el plan técnico completo para Bitcoin. El capítulo ocho del artículo menciona la solución SPV (Simple Payment Verification), es decir, la verificación de pagos simple, que es un medio técnico que permite verificar pagos sin necesidad de ejecutar un nodo completo, solo guardando los encabezados de bloques.
El 3 de enero de 2009, Satoshi Nakamoto minó el bloque génesis en un pequeño servidor en Helsinki, marcando el nacimiento oficial de Bitcoin. Es importante señalar que Bitcoin utilizó inicialmente la tecnología de firma de curva elíptica (ECDSA), en lugar de la más adecuada tecnología de firma de Schnorr. Esto se debe a que en ese momento la firma de Schnorr aún no había sido de código abierto y seguía bajo protección de patente.
La firma Schnorr conserva todas las funciones y supuestos de seguridad de la firma de curva elíptica, al mismo tiempo que supera la limitación de hasta 15 firmas múltiples de Bitcoin bajo el marco de firma de curva elíptica, logrando finalmente la gestión conjunta de más de 1000 direcciones de Bitcoin sin afectar la velocidad de firma.
En 2018, después de años de verificación, los desarrolladores principales de Bitcoin, como Gregory Maxwell, propusieron oficialmente el BIP, sugiriendo la incorporación de la firma Schnorr a la red de Bitcoin.
El 14 de noviembre de 2021, Bitcoin completó la actualización Taproot, y las firmas Schnorr fueron oficialmente incorporadas a la red Bitcoin, dando inicio a una nueva era de múltiples firmas descentralizadas.
Además de las firmas Schnorr, la actualización de Taproot también introduce MAST (Merkelized Abstract Syntax Trees), es decir, árboles de sintaxis abstracta de Merkle. Esta es una tecnología que otorga a Bitcoin funciones similares a contratos inteligentes, organizando la lógica del contrato de múltiples ramas de condiciones en forma de árbol de Merkle, lo que permite que el código de Bitcoin ejecute requisitos funcionales similares a los de un contrato inteligente (pero limitado a la verificación de pagos de Bitcoin, a diferencia de los complejos contratos inteligentes de Ethereum).
La firma Schnorr puede expandir las direcciones multifirma de Bitcoin a más de 1000, y MAST puede permitir que las direcciones de firma Schnorr se utilicen para multifirma a través de programas de Bitcoin. Por lo tanto, la combinación de la firma Schnorr y MAST puede lograr una red de multifirma descentralizada de Bitcoin impulsada por instrucciones de código de Bitcoin, sin necesidad de firmas manuales.
Esto significa que Bitcoin puede superar una capa de restricciones de manera desconfianza, logrando escenarios de negocio más complejos y ricos en la segunda capa.
La solución de consenso Taproot propuesta por el equipo de BEVM es la culminación de 13 años de iteraciones tecnológicas de Bitcoin desde 2008 hasta 2021.
Dos, resumen de la solución de consenso TAPROOT
El documento técnico de Taproot Consensus comienza señalando: La naturaleza no Turing completa de la red Bitcoin limita su capacidad para implementar directamente soluciones de escalado de Layer2 similares a Rollup de Ethereum. La capa de contratos de script de la red Bitcoin solo puede realizar operaciones de transferencia simples y no puede soportar funciones de contratos inteligentes más complejas. Por lo tanto, construir una solución de escalado de Layer2 puramente desde la capa de script de Bitcoin no es viable.
Esta descripción resume de manera concisa la no completitud de Turing de la red Bitcoin, así como la característica de que los contratos de script de Bitcoin solo pueden ejecutar operaciones de transferencia de Bitcoin. Por lo tanto, la dirección correcta para la expansión de Bitcoin no es hacer modificaciones en la red de primer nivel, sino aprovechar las capacidades existentes de Bitcoin para construir una solución de escalado de segundo nivel completamente descentralizada.
Taproot Consensus combina la tecnología Taproot de Bitcoin (firmas Schnorr y MAST), nodos ligeros SPV de Bitcoin y un mecanismo de consenso BFT PoS, construyendo una red Layer2 descentralizada y altamente consistente.
Tres, explicación detallada de la arquitectura del consenso Taproot
El Consenso Taproot propuesto por el equipo BEVM está compuesto por tres partes: Schnorr+Mast, Bitcoin SPV y Aura+Grandpa.
Schnorr+Mast combina estas dos tecnologías nativas que trae la actualización Taproot de Bitcoin para lograr una gestión descentralizada de múltiples firmas de Bitcoin, sin necesidad de firma manual, sino impulsada por el código de Bitcoin.
Estos códigos son impulsados por el consenso alcanzado por la red de segunda capa. Cómo la red de segunda capa alcanza consenso y cómo ese consenso se sincroniza con el estado de la capa de Bitcoin, esa es la función del consenso Bitcoin SPV+BFT POS (Aura+Grandpa).
Bitcoin SPV es un método de verificación de pagos simple propuesto por Satoshi Nakamoto, que permite sincronizar y verificar transacciones de Bitcoin sin necesidad de ejecutar un nodo completo. Esta característica permite que el Consenso Taproot pueda sincronizar el estado de BTC en un entorno completamente descentralizado, sin necesidad de ningún permiso.
Aura+Grandpa es un avanzado protocolo de consenso PoS que implementa tolerancia a fallos bizantinos, asegurando una alta consistencia entre los nodos de la red a través de un protocolo distribuido (las blockchains construidas con el marco Substrate generalmente utilizan Aura+Grandpa).
Por lo tanto, resumamos el principio de funcionamiento de las tres partes del consenso Taproot:
En el sistema BEVM, cada validador posee una clave privada BTC para firmas Schnorr. Las características de las firmas Schnorr permiten la agregación eficiente de firmas, lo que mejora la seguridad y la eficiencia del sistema. La clave pública agregada Pagg, generada a través del esquema de múltiples firmas Musig2, forma un gran árbol MAST (Merkle Abstract Syntax Tree).
Después de generar el valor hash raíz del árbol MAST, los validadores realizan transferencias de BTC y operaciones de grabado a través de la dirección de firma umbral generada por el árbol MAST, logrando así la función de enviar datos desde la red principal de BTC a la red BEVM. Al mismo tiempo, cada validador actúa como un nodo ligero SPV (Verificación Simplificada de Pagos) de Bitcoin, lo que les permite sincronizar de manera segura y sin permisos el estado de la red BTC.
En resumen:
Taproot Consensus utiliza Schnorr+Mast en la capa uno de Bitcoin para construir una gestión descentralizada de múltiples firmas de BTC, mientras que en la capa dos opera una red de nodos SPV de Bitcoin. Tomando como ejemplo BEVM, toda la red de la capa dos de BEVM funciona con nodos SPV de Bitcoin, los cuales pueden sincronizar el estado de los datos de la capa uno de Bitcoin, logrando así la sincronización de la información entre BEVM y la capa uno de Bitcoin. Para garantizar la seguridad y confianza de la red de la capa dos, BEVM fusiona la red de nodos SPV de Bitcoin con Aura+Grandpa, dotando a la red de nodos SPV de Bitcoin de un nivel de seguridad en términos de consenso BFT. Por lo tanto, no son ciertas personas firmantes múltiples quienes gestionan los activos de la red BEVM, sino que se basa en el consenso BFT para lograr una verdadera descentralización.
Cuatro, otros detalles técnicos del libro amarillo
Además del marco técnico mencionado, el libro blanco de Taproot Consensus también explica en detalle los aspectos de implementación de tecnologías como las firmas Schnorr, MAST, nodos ligeros SPV de Bitcoin, Aura+Grandpa, entre otros. Para aquellos que deseen aprender y conocer las últimas tecnologías de Bitcoin, este libro blanco es un recurso de aprendizaje completo y detallado.
Además, el libro amarillo también explica en detalle el proceso de implementación de Musig2, así como las diferencias entre el famoso proyecto de Layer2 de BTC Mezo y el Consenso Taproot.
La estructura tecnológica subyacente de Mezo se basa en el protocolo tBTC. tBTC utiliza Bitcoin multi-firma para construir una red de firma umbral, que tiene una mayor consistencia en comparación con las redes distribuidas tradicionales.
Sin embargo, tBTC sigue siendo una red de múltiples firmas que requiere la firma de 9 personas. Para lograr realmente un sistema que no dependa de personas sino que esté impulsado por el consenso, es necesario combinar la red de múltiples firmas con el mecanismo de consenso BFT PoS (Prueba de Participación Bizantina Tolerante a Fallos). Esta es también la diferencia entre redes distribuidas y blockchain; las redes distribuidas enfatizan la distribución, pero carecen de un consenso tolerante a fallos bizantino, mientras que la blockchain, aunque también es una red distribuida, está impulsada por un consenso tolerante a fallos bizantino, lo que la convierte en una red verdaderamente descentralizada.
El esquema de consenso Taproot adopta este diseño más avanzado. Al combinar las firmas Schnorr, MAST, nodos ligeros SPV de Bitcoin y los mecanismos de consenso tolerante a fallos bizantinos Aura y Grandpa, se construye un esquema de expansión descentralizada Layer2 altamente consistente y seguro. Esta fusión no solo mejora la escalabilidad y usabilidad de la red Bitcoin, sino que también asegura la seguridad y consistencia de la red BEVM.
Resumen
El libro blanco técnico publicado por el equipo de BEVM describe de manera integral el plan de implementación y los detalles técnicos del Consenso Taproot, mostrando una solución de segunda capa completamente construida sobre la tecnología nativa de Bitcoin.
Taproot Consensus no solo respeta y hereda la dirección técnica original de Bitcoin, sino que también combina la tecnología traída por las actualizaciones de Bitcoin a lo largo de su historia para realizar innovaciones de manera combinatoria, siendo una verdadera obra maestra de la tecnología de expansión nativa de Bitcoin.
Con el continuo desarrollo del ecosistema de Bitcoin, la gente comenzará a darse cuenta de que las verdaderas soluciones de segunda capa descentralizadas para Bitcoin son el camino inevitable para el desarrollo del ecosistema de Bitcoin, y soluciones como Taproot Consensus brillarán en el futuro.