Вершина оригинальной технологии Биткойн: глубокий анализ решения Taproot Consensus от BEVM
20 мая 2024 года команда разработчиков BEVM опубликовала технический документ «Taproot Consensus: децентрализованное решение BTC Layer2». В этом документе подробно изложены способы реализации Taproot Consensus, а также как с помощью нативных технологий, таких как подписи Шнорра, MAST и SPV-узлы Биткойн, создать полностью децентрализованное решение BTC Layer2.
Прочитав весь текст, можно почувствовать, что Taproot Consensus является кульминацией нативной технологии расширения Биткойна. Он не вносит никаких изменений в код Биткойна, а умело комбинирует несколько ключевых технологий Биткойна, с ясной идеей и изящной структурой.
Перед тем как углубиться в интерпретацию желтой книги, нам необходимо вспомнить о процессе технической эволюции Биткойна, чтобы лучше понять, как Taproot Consensus возник из контекста развития Биткойна.
31 октября 2008 года Сатоши Накамото опубликовал статью «Биткойн: одноранговая электронная现金 система», в которой официально предложил полное техническое решение для Биткойна. В восьмой главе статьи упоминается решение SPV (Simple Payment Verification), то есть простая проверка платежей, это технология, позволяющая проверять платежи без необходимости запуска полного узла, достаточно сохранить заголовки блоков.
3 января 2009 года Сатоши Накамото на маленьком сервере в Хельсинки сгенерировал генезис-блок, что ознаменовало официальное рождение Биткойна. Примечательно, что изначально Биткойн использовал технологию подписи на основе эллиптической кривой (ECDSA), а не более подходящую подпись Шнорра. Это произошло из-за того, что на тот момент подпись Шнорра еще не была открыта и находилась под патентной защитой.
Подпись Шнорра сохраняет все функции и предположения безопасности подписи на основе эллиптической кривой, в то же время преодолевая ограничение на максимум 15 подписей в рамках схемы подписи на основе эллиптической кривой для Биткойна, в конечном итоге позволяя более 1000 адресов совместно управлять Биткойном без ущерба для скорости подписания.
В 2018 году, после многолетней проверки, основные разработчики Биткойн, такие как Грегори Максвелл, официально представили BIP, предлагая ввести сигнатуры Шнорра в сеть Биткойн.
14 ноября 2021 года Биткойн завершил обновление Taproot, сигнатура Шнорра официально была интегрирована в сеть Биткойн, открыв новую эпоху децентрализованного мультиподписания.
Помимо подписей Шнорра, обновление Taproot также вводит MAST (Merkelized Abstract Syntax Trees), то есть меркле-абстрактные синтаксические деревья. Это технология, которая придаёт Биткойну функции, подобные смарт-контрактам, организуя логику контрактов с несколькими условиями в виде дерева Меркла, позволяя коду Биткойна выполнять требования, аналогичные функциям смарт-контрактов (но только для проверки платежей Биткойна, в отличие от сложных смарт-контрактов на Эфириуме).
Подпись Шнорра может расширить мультиподписные адреса Биткойн до 1000+, а MAST может управлять мультиподписными адресами с помощью программ Биткойн, используя адреса с подписью Шнорра. Таким образом, сочетание подписи Шнорра и MAST может реализовать децентрализованную сеть мультиподписей Биткойн, которая не требует ручной подписи, а управляется кодовыми командами Биткойн.
Это означает, что Биткойн может преодолеть ограничение первого уровня в децентрализованном порядке и реализовать более сложные и насыщенные бизнес-сценарии на втором уровне.
Решение Taproot Consensus, предложенное командой BEVM, является кульминацией технической итерации Биткойна за 13 лет с 2008 по 2021 год.
Два, Обзор решения консенсуса Taproot
Документ о технологии Taproot Consensus в начале указывает на то, что нетьют некомпьютерная природа Биткойн-сети ограничивает ее возможность прямого внедрения решений для расширения Layer2, подобных Ethereum Rollup. Уровень скриптовых контрактов Биткойн-сети может выполнять только простые операции перевода и не поддерживает более сложные функции смарт-контрактов. Поэтому чисто на основе уровня скриптов Биткойн строить решения для расширения Layer2 невозможно.
Этот фрагмент описания высоко обобщает нетюринг completeness сети Биткойн и особенности того, что скриптовые контракты Биткойн могут выполнять только операции перевода Биткойн. Поэтому правильное направление расширения Биткойн не заключается в улучшении первого уровня сети, а в использовании существующих возможностей Биткойн для построения полностью децентрализованного решения второго уровня.
Taproot Consensus объединяет технологию Taproot Биткойна (подписи Schnorr и MAST), легкие узлы SPV Биткойна и механизм консенсуса BFT PoS, создавая децентрализованную и высоко согласованную сеть Layer2.
Три. Подробное объяснение архитектуры консенсуса Taproot
Консенсус Taproot, предложенный командой BEVM, состоит из трех частей: Schnorr+Mast, Bitcoin SPV и Aura+Grandpa.
Schnorr+Mast использует две основные технологии, приведенные в результате обновления Taproot Биткойна, для реализации децентрализованного многофирменного управления Биткойном, без необходимости в ручной подписи, а вместо этого управляется через код Биткойна.
Эти коды управляются консенсусом, достигнутым во втором уровне сети. Как второй уровень сети достигает консенсуса и как этот консенсус синхронизирует состояние с первым уровнем Биткойна, именно для этого предназначен консенсус Bitcoin SPV+BFT POS (Aura+Grandpa).
Биткойн SPV — это способ простой проверки платежей, предложенный Сатоши Накамото, который позволяет синхронизировать и проверять транзакции Биткойн без необходимости запуска полного узла. Эта особенность позволяет Taproot Consensus синхронизировать состояние BTC в полностью децентрализованной среде без необходимости получения каких-либо разрешений.
Aura+Grandpa — это высокоуровневый PoS консенсусный протокол, реализующий байесовскую устойчивость, который обеспечивает высокую согласованность сетевых узлов с помощью распределенного протокола (блокчейны, построенные на фреймворке Substrate, в основном используют Aura+Grandpa).
Таким образом, подводя итоги работы трех частей Taproot Consensus:
В системе BEVM каждый валидатор имеет BTC-ключ для Schnorr-подписей. Особенности Schnorr-подписей позволяют осуществлять эффективную агрегацию подписей, что повышает безопасность и эффективность системы. Агрегированное публичное ключевое Pagg, сгенерированное с использованием схемы мультиподписей Musig2, формирует большое дерево MAST (Merkle Abstract Syntax Tree).
После генерации корневого хэш-значения дерева MAST, валидаторы выполняют перевод BTC и операции гравировки на адрес, созданный для пороговой подписи дерева MAST, что обеспечивает возможность передачи данных из основной сети BTC в сеть BEVM. При этом каждый валидатор выступает в качестве легкого узла Bitcoin SPV (Упрощенная Проверка Платежей), что позволяет ему безопасно и без разрешения синхронизировать состояние сети BTC.
Короче говоря:
Taproot Consensus использует Schnorr+Mast для построения децентрализованного управления многофирменным BTC на первом уровне Биткойна, а на втором уровне работает сеть узлов Bitcoin SPV. В качестве примера BEVM, вся сеть второго уровня BEVM работает на узлах Bitcoin SPV, которые могут синхронизировать состояние данных первого уровня Биткойна, что позволяет обеспечить синхронизацию информации между BEVM и первым уровнем Биткойна. Для обеспечения безопасности и надежности сети второго уровня BEVM объединяет сеть узлов Bitcoin SPV с Aura+Grandpa, что придает сети узлов Bitcoin SPV уровень безопасности в плане BFT консенсуса. Таким образом, управление активами сети BEVM осуществляется не некоторыми многофирменными участниками, а основывается на BFT консенсусе, что позволяет достичь истинной децентрализации.
Четыре, другие технические детали жёлтой книги
Помимо вышеупомянутой технологической структуры, желтая книга Taproot Consensus также подробно объясняет детали реализации таких технологий, как подписи Шнорра, MAST, SPV-легкие узлы Биткойн, Aura+Grandpa и другие. Для тех, кто хочет изучить и понять последние технологии Биткойн, эта желтая книга является всесторонним и подробным учебным материалом.
Кроме того, жёлтая книга подробно объясняет процесс реализации Musig2, а также различия между известным проектом BTC Layer2 Mezo и Taproot Consensus.
Техническая структура Mezo основана на протоколе tBTC. tBTC использует многоподписку Биткойна для создания сети подписей с ограничением, которая обладает большей согласованностью по сравнению с традиционными распределенными сетями.
Однако, tBTC по-прежнему является многоподписной сетью, требующей 9 подписей. Чтобы действительно реализовать систему, основанную не на людях, а на консенсусе, необходимо объединить многоподписную сеть с механизмом консенсуса BFT PoS (базируемого на доказательстве доли с байесовской толерантностью). Это также различие между распределенной сетью и блокчейном: распределенная сеть подчеркивает распределенность, но не имеет консенсуса, устойчивого к байесовским ошибкам, в то время как блокчейн, хотя также является распределенной сетью, основан на консенсусе, устойчивом к байесовским ошибкам, и поэтому является по-настоящему децентрализованной сетью.
Схема консенсуса Taproot использует более продвинутый дизайн. Объединяя подписи Schnorr, MAST, SPV-легкие узлы Биткойна, а также механизмы согласования Aura и Grandpa с обеспечением устойчивости к византийским отказам, она создает высоко согласованное и безопасное децентрализованное расширение Layer2. Эта интеграция не только повышает масштабируемость и удобство сети Биткойн, но и гарантирует безопасность и согласованность сети BEVM.
Резюме
Технический желтый документ, опубликованный командой BEVM, всесторонне описывает реализацию Taproot Consensus и технические детали, демонстрируя полностью основанное на оригинальной технологии Биткойн решение второго уровня.
Taproot Consensus не только уважает и наследует оригинальное техническое направление Биткойна, но также сочетает технические достижения, полученные в результате всех обновлений Биткойна, для создания инновационного подхода. Это поистине является венцом технологий нативного расширения Биткойна.
С развитием экосистемы Биткойн люди постепенно осознают, что действительно децентрализованные решения второго уровня Биткойн являются необходимым этапом в развитии экосистемы Биткойн, и решение Taproot Consensus в будущем будет сверкать.
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» .
Команда BEVM выпустила технический документ по Taproot Consensus, создавая нативное решение Layer2 для Биткойн.
Вершина оригинальной технологии Биткойн: глубокий анализ решения Taproot Consensus от BEVM
20 мая 2024 года команда разработчиков BEVM опубликовала технический документ «Taproot Consensus: децентрализованное решение BTC Layer2». В этом документе подробно изложены способы реализации Taproot Consensus, а также как с помощью нативных технологий, таких как подписи Шнорра, MAST и SPV-узлы Биткойн, создать полностью децентрализованное решение BTC Layer2.
Прочитав весь текст, можно почувствовать, что Taproot Consensus является кульминацией нативной технологии расширения Биткойна. Он не вносит никаких изменений в код Биткойна, а умело комбинирует несколько ключевых технологий Биткойна, с ясной идеей и изящной структурой.
Перед тем как углубиться в интерпретацию желтой книги, нам необходимо вспомнить о процессе технической эволюции Биткойна, чтобы лучше понять, как Taproot Consensus возник из контекста развития Биткойна.
! Коллекция технологий масштабирования Bitcoin Native Scale: всесторонняя интерпретация Желтой книги технологии BEVM
Один. Милestones в развитии технологий Биткойн
31 октября 2008 года Сатоши Накамото опубликовал статью «Биткойн: одноранговая электронная现金 система», в которой официально предложил полное техническое решение для Биткойна. В восьмой главе статьи упоминается решение SPV (Simple Payment Verification), то есть простая проверка платежей, это технология, позволяющая проверять платежи без необходимости запуска полного узла, достаточно сохранить заголовки блоков.
3 января 2009 года Сатоши Накамото на маленьком сервере в Хельсинки сгенерировал генезис-блок, что ознаменовало официальное рождение Биткойна. Примечательно, что изначально Биткойн использовал технологию подписи на основе эллиптической кривой (ECDSA), а не более подходящую подпись Шнорра. Это произошло из-за того, что на тот момент подпись Шнорра еще не была открыта и находилась под патентной защитой.
Подпись Шнорра сохраняет все функции и предположения безопасности подписи на основе эллиптической кривой, в то же время преодолевая ограничение на максимум 15 подписей в рамках схемы подписи на основе эллиптической кривой для Биткойна, в конечном итоге позволяя более 1000 адресов совместно управлять Биткойном без ущерба для скорости подписания.
В 2018 году, после многолетней проверки, основные разработчики Биткойн, такие как Грегори Максвелл, официально представили BIP, предлагая ввести сигнатуры Шнорра в сеть Биткойн.
14 ноября 2021 года Биткойн завершил обновление Taproot, сигнатура Шнорра официально была интегрирована в сеть Биткойн, открыв новую эпоху децентрализованного мультиподписания.
Помимо подписей Шнорра, обновление Taproot также вводит MAST (Merkelized Abstract Syntax Trees), то есть меркле-абстрактные синтаксические деревья. Это технология, которая придаёт Биткойну функции, подобные смарт-контрактам, организуя логику контрактов с несколькими условиями в виде дерева Меркла, позволяя коду Биткойна выполнять требования, аналогичные функциям смарт-контрактов (но только для проверки платежей Биткойна, в отличие от сложных смарт-контрактов на Эфириуме).
Подпись Шнорра может расширить мультиподписные адреса Биткойн до 1000+, а MAST может управлять мультиподписными адресами с помощью программ Биткойн, используя адреса с подписью Шнорра. Таким образом, сочетание подписи Шнорра и MAST может реализовать децентрализованную сеть мультиподписей Биткойн, которая не требует ручной подписи, а управляется кодовыми командами Биткойн.
Это означает, что Биткойн может преодолеть ограничение первого уровня в децентрализованном порядке и реализовать более сложные и насыщенные бизнес-сценарии на втором уровне.
Решение Taproot Consensus, предложенное командой BEVM, является кульминацией технической итерации Биткойна за 13 лет с 2008 по 2021 год.
Два, Обзор решения консенсуса Taproot
Документ о технологии Taproot Consensus в начале указывает на то, что нетьют некомпьютерная природа Биткойн-сети ограничивает ее возможность прямого внедрения решений для расширения Layer2, подобных Ethereum Rollup. Уровень скриптовых контрактов Биткойн-сети может выполнять только простые операции перевода и не поддерживает более сложные функции смарт-контрактов. Поэтому чисто на основе уровня скриптов Биткойн строить решения для расширения Layer2 невозможно.
Этот фрагмент описания высоко обобщает нетюринг completeness сети Биткойн и особенности того, что скриптовые контракты Биткойн могут выполнять только операции перевода Биткойн. Поэтому правильное направление расширения Биткойн не заключается в улучшении первого уровня сети, а в использовании существующих возможностей Биткойн для построения полностью децентрализованного решения второго уровня.
Taproot Consensus объединяет технологию Taproot Биткойна (подписи Schnorr и MAST), легкие узлы SPV Биткойна и механизм консенсуса BFT PoS, создавая децентрализованную и высоко согласованную сеть Layer2.
Три. Подробное объяснение архитектуры консенсуса Taproot
Консенсус Taproot, предложенный командой BEVM, состоит из трех частей: Schnorr+Mast, Bitcoin SPV и Aura+Grandpa.
Schnorr+Mast использует две основные технологии, приведенные в результате обновления Taproot Биткойна, для реализации децентрализованного многофирменного управления Биткойном, без необходимости в ручной подписи, а вместо этого управляется через код Биткойна.
Эти коды управляются консенсусом, достигнутым во втором уровне сети. Как второй уровень сети достигает консенсуса и как этот консенсус синхронизирует состояние с первым уровнем Биткойна, именно для этого предназначен консенсус Bitcoin SPV+BFT POS (Aura+Grandpa).
Биткойн SPV — это способ простой проверки платежей, предложенный Сатоши Накамото, который позволяет синхронизировать и проверять транзакции Биткойн без необходимости запуска полного узла. Эта особенность позволяет Taproot Consensus синхронизировать состояние BTC в полностью децентрализованной среде без необходимости получения каких-либо разрешений.
Aura+Grandpa — это высокоуровневый PoS консенсусный протокол, реализующий байесовскую устойчивость, который обеспечивает высокую согласованность сетевых узлов с помощью распределенного протокола (блокчейны, построенные на фреймворке Substrate, в основном используют Aura+Grandpa).
Таким образом, подводя итоги работы трех частей Taproot Consensus:
В системе BEVM каждый валидатор имеет BTC-ключ для Schnorr-подписей. Особенности Schnorr-подписей позволяют осуществлять эффективную агрегацию подписей, что повышает безопасность и эффективность системы. Агрегированное публичное ключевое Pagg, сгенерированное с использованием схемы мультиподписей Musig2, формирует большое дерево MAST (Merkle Abstract Syntax Tree).
После генерации корневого хэш-значения дерева MAST, валидаторы выполняют перевод BTC и операции гравировки на адрес, созданный для пороговой подписи дерева MAST, что обеспечивает возможность передачи данных из основной сети BTC в сеть BEVM. При этом каждый валидатор выступает в качестве легкого узла Bitcoin SPV (Упрощенная Проверка Платежей), что позволяет ему безопасно и без разрешения синхронизировать состояние сети BTC.
Короче говоря:
Taproot Consensus использует Schnorr+Mast для построения децентрализованного управления многофирменным BTC на первом уровне Биткойна, а на втором уровне работает сеть узлов Bitcoin SPV. В качестве примера BEVM, вся сеть второго уровня BEVM работает на узлах Bitcoin SPV, которые могут синхронизировать состояние данных первого уровня Биткойна, что позволяет обеспечить синхронизацию информации между BEVM и первым уровнем Биткойна. Для обеспечения безопасности и надежности сети второго уровня BEVM объединяет сеть узлов Bitcoin SPV с Aura+Grandpa, что придает сети узлов Bitcoin SPV уровень безопасности в плане BFT консенсуса. Таким образом, управление активами сети BEVM осуществляется не некоторыми многофирменными участниками, а основывается на BFT консенсусе, что позволяет достичь истинной децентрализации.
Четыре, другие технические детали жёлтой книги
Помимо вышеупомянутой технологической структуры, желтая книга Taproot Consensus также подробно объясняет детали реализации таких технологий, как подписи Шнорра, MAST, SPV-легкие узлы Биткойн, Aura+Grandpa и другие. Для тех, кто хочет изучить и понять последние технологии Биткойн, эта желтая книга является всесторонним и подробным учебным материалом.
Кроме того, жёлтая книга подробно объясняет процесс реализации Musig2, а также различия между известным проектом BTC Layer2 Mezo и Taproot Consensus.
Техническая структура Mezo основана на протоколе tBTC. tBTC использует многоподписку Биткойна для создания сети подписей с ограничением, которая обладает большей согласованностью по сравнению с традиционными распределенными сетями.
Однако, tBTC по-прежнему является многоподписной сетью, требующей 9 подписей. Чтобы действительно реализовать систему, основанную не на людях, а на консенсусе, необходимо объединить многоподписную сеть с механизмом консенсуса BFT PoS (базируемого на доказательстве доли с байесовской толерантностью). Это также различие между распределенной сетью и блокчейном: распределенная сеть подчеркивает распределенность, но не имеет консенсуса, устойчивого к байесовским ошибкам, в то время как блокчейн, хотя также является распределенной сетью, основан на консенсусе, устойчивом к байесовским ошибкам, и поэтому является по-настоящему децентрализованной сетью.
Схема консенсуса Taproot использует более продвинутый дизайн. Объединяя подписи Schnorr, MAST, SPV-легкие узлы Биткойна, а также механизмы согласования Aura и Grandpa с обеспечением устойчивости к византийским отказам, она создает высоко согласованное и безопасное децентрализованное расширение Layer2. Эта интеграция не только повышает масштабируемость и удобство сети Биткойн, но и гарантирует безопасность и согласованность сети BEVM.
Резюме
Технический желтый документ, опубликованный командой BEVM, всесторонне описывает реализацию Taproot Consensus и технические детали, демонстрируя полностью основанное на оригинальной технологии Биткойн решение второго уровня.
Taproot Consensus не только уважает и наследует оригинальное техническое направление Биткойна, но также сочетает технические достижения, полученные в результате всех обновлений Биткойна, для создания инновационного подхода. Это поистине является венцом технологий нативного расширения Биткойна.
С развитием экосистемы Биткойн люди постепенно осознают, что действительно децентрализованные решения второго уровня Биткойн являются необходимым этапом в развитии экосистемы Биткойн, и решение Taproot Consensus в будущем будет сверкать.