Вершина рідної технології Біткойн: глибокий аналіз Taproot Consensus рішення BEVM
20 травня 2024 року команда розробників BEVM опублікувала технічну довідку "Taproot Consensus: децентралізоване рішення BTC Layer2". У цій довідці детально викладено способи реалізації Taproot Consensus, а також як за допомогою підписів Шнорра, MAST і SPV-нод Біткойн побудувати повністю децентралізоване рішення BTC Layer2.
Прочитавши весь текст, можна відчути, що рішення Taproot Consensus є втіленням рідної технології розширення Біткойн. Воно не вносить жодних змін до коду Біткойн, а лише майстерно поєднує кілька ключових технологій Біткойн, з чіткою думкою та витонченою структурою.
Перед тим, як глибше проаналізувати жовту книгу, нам необхідно ознайомитися з еволюцією технологій Біткойна, щоб краще зрозуміти, як Taproot Consensus виник із розвитку Біткойна.
Один. Технологічні досягнення Біткойна
31 жовтня 2008 року Сатоші Накамото опублікував документ "Біткойн: електронна готівкова система з рівними можливостями", в якому офіційно представив повну технічну реалізацію Біткойна. У восьмому розділі документа згадується рішення SPV (Simple Payment Verification), тобто просте підтвердження платежу, що є технологічним засобом, який дозволяє підтверджувати платежі без необхідності запуску повного вузла, зберігаючи лише заголовки блоків.
3 січня 2009 року, Сатоші Накамото на невеликому сервері в Гельсінкі видобув генезис-блок, що стало офіційним народженням Біткойна. Варто зазначити, що Біткойн спочатку використовував техніку підпису на основі еліптичних кривих (ECDSA), а не більш підходящу техніку підпису Шнорра. Це сталося тому, що на той час підпис Шнорра ще не був відкритим і залишався під патентним захистом.
Сигнатура Шнорра зберігає всі функції та безпекові припущення підпису еліптичної кривої, одночасно долаючи обмеження до 15-кратного підпису Біткойна в рамках підпису еліптичної кривої, врешті-решт досягаючи спільного управління Біткойном з понад 1000 адрес без впливу на швидкість підпису.
У 2018 році, після багаторічної перевірки, розробники ядра Біткойн на чолі з Грегорі Максвеллом офіційно запропонували BIP, який рекомендує впровадження підписів Шнорра до мережі Біткойн.
14 листопада 2021 року Біткойн завершив оновлення Taproot, Schnorr-підписи офіційно інтегровані в мережу Біткойн, відкриваючи нову еру децентралізованих мультипідписів.
Окрім Schnorr-підписів, оновлення Taproot також вводить MAST (Merkelized Abstract Syntax Trees), тобто мерклівські абстрактні синтаксичні дерева. Це технологія, яка надає Біткойну функціональність, подібну до смарт-контрактів, шляхом організації логіки контракту з кількома умовними гілками у формі дерева Меркла, що дозволяє коду Біткойна виконувати функціональні вимоги, схожі на смарт-контракти (але лише для верифікації платежів Біткойна, на відміну від складних смарт-контрактів в Етеріумі).
Підпис Шнорра може розширити мультипідписи Біткойна до 1000+, а MAST може керувати адресами підпису Шнорра для мультипідписів через програми Біткойна. Таким чином, поєднання підпису Шнорра та MAST дозволяє реалізувати децентралізовану мережу мультипідписів Біткойна, яка не потребує ручних підписів, а керується інструкціями коду Біткойна.
Це означає, що Біткойн може у безвідносному способі подолати один рівень обмежень, реалізуючи більш складні та багаті бізнес-сценарії на другому рівні.
Рішення Taproot Consensus, запропоноване командою BEVM, є втіленням 13-річної технологічної еволюції Біткойна з 2008 по 2021 рік.
Два, огляд рішення консенсусу Taproot
У жовтій книзі Taproot Consensus зазначено, що нетюрингові властивості мережі Біткойн обмежують її можливості для безпосередньої реалізації подібних до Layer2 рішень Rollup, як у мережі Ethereum. Рівень скриптових контрактів мережі Біткойн може виконувати лише прості операції переказу, і не може підтримувати більш складні функції смарт-контрактів. Тому просте створення рішень Layer2 на основі скриптового рівня Біткойн є непрактичним.
Цей опис високо узагальнює нетюрінгову природу мережі Біткойн та особливості того, що скрипт-контракти Біткойн можуть виконувати лише операції з переказу Біт. Тому правильний напрямок розширення Біткойн полягає не в поліпшенні першого рівня мережі, а в використанні існуючих можливостей Біткойн для побудови повністю децентралізованого рішення для другого рівня.
Taproot Consensus об'єднує технологію Taproot Біткойна (підписи Schnorr і MAST), легкі вузли SPV Біткойна та механізм консенсусу BFT PoS, створюючи децентралізовану та високоузгоджену мережу Layer2.
Три, детальний опис архітектури консенсусу Taproot
Консенсус Taproot, запропонований командою BEVM, складається з трьох частин: Schnorr+Mast, Bitcoin SPV та Aura+Grandpa.
Schnorr+Mast використовує ці технології, що є рідними для оновлення Taproot Біткойну, для реалізації децентралізованого мультипідписного управління Біткойном без необхідності в ручному підписанні, а через код Біткойну.
Ці коди керуються консенсусом, досягнутим другорядною мережею. Як другорядна мережа досягає консенсусу, і як цей консенсус реалізує синхронізацію стану з першою ланкою Біткойн, це і є роль консенсусу Bitcoin SPV+BFT POS (Aura+Grandpa).
Біткойн SPV — це простий метод верифікації платежів, запропонований Сатоші Накамото, який дозволяє синхронізувати та верифікувати біткойн транзакції без необхідності запуску повноцінного вузла. Ця особливість дозволяє Taproot Consensus синхронізувати стан BTC у повністю децентралізованому середовищі без жодних дозволів.
Aura+Grandpa є вдосконаленим PoS консенсус-протоколом, що реалізує візантійську стійкість, забезпечуючи високий рівень узгодженості мережевих вузлів через розподілений протокол (більшість блокчейнів, побудованих на основі фреймворку Substrate, використовують Aura+Grandpa).
Отже, підсумуємо принципи роботи трьох частин консенсусу Taproot:
У системі BEVM кожен валідатор має BTC приватний ключ для підпису Schnorr. Особливості підпису Schnorr дозволяють реалізувати ефективну агрегацію підписів, що підвищує безпеку та ефективність системи. Агрегований публічний ключ Pagg, згенерований за допомогою багатопідписного рішення Musig2, формує велику MAST (Merkle Abstract Syntax Tree) дерево.
Після генерації кореневого хешу дерева MAST, валідатори здійснюють переказ BTC та операцію гравіювання на адресу порогового підпису, створеного деревом MAST, що реалізує функцію подання даних з основної мережі BTC до мережі BEVM. Одночасно кожен валідатор виступає як легкий вузол Bitcoin SPV (Спрощена перевірка платежів), що дозволяє безпечно та без дозволу синхронізувати стан мережі BTC.
Коротко кажучи:
Taproot Consensus на першому рівні Біткойн використовує Schnorr+Mast для побудови децентралізованого управління BTC мультипідписами, а на другому рівні працює мережа SPV вузлів Біткойн. Наприклад, у BEVM всі вузли мережі другого рівня працюють як SPV вузли Біткойн, які можуть синхронізувати стан даних першого рівня Біткойн, забезпечуючи таким чином синхронізацію інформації між BEVM та першим рівнем Біткойн. Щоб забезпечити безпеку та надійність мережі другого рівня, BEVM об'єднує мережу SPV вузлів Біткойн з Aura+Grandpa, що надає мережі SPV вузлів Біткойн рівень безпеки на рівні BFT консенсусу. Тому управління активами мережі BEVM не здійснюють певні мультипідписники, а реалізується справжня децентралізація, керуючись BFT консенсусом.
Чотири, інші технічні деталі жовтої книги
Окрім зазначеної технічної структури, жовта книга Taproot Consensus також детально пояснює реалізаційні деталі технологій, таких як підписи Шнорра, MAST, SPV-легкі вузли Біткойн, Aura+Grandpa. Для тих, хто хоче навчитися та дізнатися про останні технології Біткойн, ця жовта книга є всеосяжним та детальним навчальним матеріалом.
Крім того, жовта книга детально пояснює процес реалізації Musig2, а також різницю між відомим проектом BTC Layer2 Mezo та Taproot Consensus.
Технічна структура Mezo базується на протоколі tBTC. tBTC використовує багатопідпис для створення мережі порогового підпису, яка має вищу консистентність порівняно з традиційними розподіленими мережами.
Однак tBTC залишається мультипідписною мережею, що потребує підписів 9 осіб. Щоб справді реалізувати систему, що не покладається на людину, а керується консенсусом, необхідно поєднати мультипідписну мережу з механізмом консенсусу BFT PoS (байєсівське стійке доказування частки). Це також є відмінністю між розподіленими мережами та блокчейном: розподілені мережі акцентують на розподілі, але позбавлені байєсівського стійкого консенсусу, тоді як блокчейн, хоча теж є розподіленою мережею, покладається на байєсівський стійкий консенсус, тому є справжньою децентралізованою мережею.
Рішення Taproot Consensus використовує цей більш просунутий дизайн. Завдяки поєднанню підписів Schnorr, MAST, легких вузлів SPV Біткойн, а також механізмів консенсусу Aura і Grandpa з байєсівською стійкістю, було розроблено висококонсистентне та безпечне децентралізоване рішення для розширення Layer2. Це поєднання не лише підвищує масштабованість та зручність мережі Біткойн, але й забезпечує безпеку та консистентність мережі BEVM.
Підсумок
Технічна жовта книга, опублікована командою BEVM, всебічно описує реалізацію Taproot Consensus та технічні деталі, демонструючи повністю другий рівень рішень, побудованих на базових технологіях Біткойн.
Taproot Consensus не лише поважає та успадковує оригінальний технологічний напрямок Біткойна, але й об'єднує технології, які принесли численні оновлення Біткойна, здійснюючи комбінаційні інновації, що є справжнім витвором мистецтва рідної технології розширення Біткойна.
З розвитком екосистеми Біткойн люди поступово усвідомлюють, що справжнє децентралізоване друге рівневе рішення для Біткойн є неминучим шляхом розвитку екосистеми Біткойн, а рішення Taproot Consensus стане яскравим у майбутньому.
Ця сторінка може містити контент третіх осіб, який надається виключно в інформаційних цілях (не в якості запевнень/гарантій) і не повинен розглядатися як схвалення його поглядів компанією Gate, а також як фінансова або професійна консультація. Див. Застереження для отримання детальної інформації.
Команда BEVM опублікувала жовту книгу технології консенсусу Taproot, створюючи рідне рішення Layer2 для Біткойн.
Вершина рідної технології Біткойн: глибокий аналіз Taproot Consensus рішення BEVM
20 травня 2024 року команда розробників BEVM опублікувала технічну довідку "Taproot Consensus: децентралізоване рішення BTC Layer2". У цій довідці детально викладено способи реалізації Taproot Consensus, а також як за допомогою підписів Шнорра, MAST і SPV-нод Біткойн побудувати повністю децентралізоване рішення BTC Layer2.
Прочитавши весь текст, можна відчути, що рішення Taproot Consensus є втіленням рідної технології розширення Біткойн. Воно не вносить жодних змін до коду Біткойн, а лише майстерно поєднує кілька ключових технологій Біткойн, з чіткою думкою та витонченою структурою.
Перед тим, як глибше проаналізувати жовту книгу, нам необхідно ознайомитися з еволюцією технологій Біткойна, щоб краще зрозуміти, як Taproot Consensus виник із розвитку Біткойна.
Один. Технологічні досягнення Біткойна
31 жовтня 2008 року Сатоші Накамото опублікував документ "Біткойн: електронна готівкова система з рівними можливостями", в якому офіційно представив повну технічну реалізацію Біткойна. У восьмому розділі документа згадується рішення SPV (Simple Payment Verification), тобто просте підтвердження платежу, що є технологічним засобом, який дозволяє підтверджувати платежі без необхідності запуску повного вузла, зберігаючи лише заголовки блоків.
3 січня 2009 року, Сатоші Накамото на невеликому сервері в Гельсінкі видобув генезис-блок, що стало офіційним народженням Біткойна. Варто зазначити, що Біткойн спочатку використовував техніку підпису на основі еліптичних кривих (ECDSA), а не більш підходящу техніку підпису Шнорра. Це сталося тому, що на той час підпис Шнорра ще не був відкритим і залишався під патентним захистом.
Сигнатура Шнорра зберігає всі функції та безпекові припущення підпису еліптичної кривої, одночасно долаючи обмеження до 15-кратного підпису Біткойна в рамках підпису еліптичної кривої, врешті-решт досягаючи спільного управління Біткойном з понад 1000 адрес без впливу на швидкість підпису.
У 2018 році, після багаторічної перевірки, розробники ядра Біткойн на чолі з Грегорі Максвеллом офіційно запропонували BIP, який рекомендує впровадження підписів Шнорра до мережі Біткойн.
14 листопада 2021 року Біткойн завершив оновлення Taproot, Schnorr-підписи офіційно інтегровані в мережу Біткойн, відкриваючи нову еру децентралізованих мультипідписів.
Окрім Schnorr-підписів, оновлення Taproot також вводить MAST (Merkelized Abstract Syntax Trees), тобто мерклівські абстрактні синтаксичні дерева. Це технологія, яка надає Біткойну функціональність, подібну до смарт-контрактів, шляхом організації логіки контракту з кількома умовними гілками у формі дерева Меркла, що дозволяє коду Біткойна виконувати функціональні вимоги, схожі на смарт-контракти (але лише для верифікації платежів Біткойна, на відміну від складних смарт-контрактів в Етеріумі).
Підпис Шнорра може розширити мультипідписи Біткойна до 1000+, а MAST може керувати адресами підпису Шнорра для мультипідписів через програми Біткойна. Таким чином, поєднання підпису Шнорра та MAST дозволяє реалізувати децентралізовану мережу мультипідписів Біткойна, яка не потребує ручних підписів, а керується інструкціями коду Біткойна.
Це означає, що Біткойн може у безвідносному способі подолати один рівень обмежень, реалізуючи більш складні та багаті бізнес-сценарії на другому рівні.
Рішення Taproot Consensus, запропоноване командою BEVM, є втіленням 13-річної технологічної еволюції Біткойна з 2008 по 2021 рік.
Два, огляд рішення консенсусу Taproot
У жовтій книзі Taproot Consensus зазначено, що нетюрингові властивості мережі Біткойн обмежують її можливості для безпосередньої реалізації подібних до Layer2 рішень Rollup, як у мережі Ethereum. Рівень скриптових контрактів мережі Біткойн може виконувати лише прості операції переказу, і не може підтримувати більш складні функції смарт-контрактів. Тому просте створення рішень Layer2 на основі скриптового рівня Біткойн є непрактичним.
Цей опис високо узагальнює нетюрінгову природу мережі Біткойн та особливості того, що скрипт-контракти Біткойн можуть виконувати лише операції з переказу Біт. Тому правильний напрямок розширення Біткойн полягає не в поліпшенні першого рівня мережі, а в використанні існуючих можливостей Біткойн для побудови повністю децентралізованого рішення для другого рівня.
Taproot Consensus об'єднує технологію Taproot Біткойна (підписи Schnorr і MAST), легкі вузли SPV Біткойна та механізм консенсусу BFT PoS, створюючи децентралізовану та високоузгоджену мережу Layer2.
Три, детальний опис архітектури консенсусу Taproot
Консенсус Taproot, запропонований командою BEVM, складається з трьох частин: Schnorr+Mast, Bitcoin SPV та Aura+Grandpa.
Schnorr+Mast використовує ці технології, що є рідними для оновлення Taproot Біткойну, для реалізації децентралізованого мультипідписного управління Біткойном без необхідності в ручному підписанні, а через код Біткойну.
Ці коди керуються консенсусом, досягнутим другорядною мережею. Як другорядна мережа досягає консенсусу, і як цей консенсус реалізує синхронізацію стану з першою ланкою Біткойн, це і є роль консенсусу Bitcoin SPV+BFT POS (Aura+Grandpa).
Біткойн SPV — це простий метод верифікації платежів, запропонований Сатоші Накамото, який дозволяє синхронізувати та верифікувати біткойн транзакції без необхідності запуску повноцінного вузла. Ця особливість дозволяє Taproot Consensus синхронізувати стан BTC у повністю децентралізованому середовищі без жодних дозволів.
Aura+Grandpa є вдосконаленим PoS консенсус-протоколом, що реалізує візантійську стійкість, забезпечуючи високий рівень узгодженості мережевих вузлів через розподілений протокол (більшість блокчейнів, побудованих на основі фреймворку Substrate, використовують Aura+Grandpa).
Отже, підсумуємо принципи роботи трьох частин консенсусу Taproot:
У системі BEVM кожен валідатор має BTC приватний ключ для підпису Schnorr. Особливості підпису Schnorr дозволяють реалізувати ефективну агрегацію підписів, що підвищує безпеку та ефективність системи. Агрегований публічний ключ Pagg, згенерований за допомогою багатопідписного рішення Musig2, формує велику MAST (Merkle Abstract Syntax Tree) дерево.
Після генерації кореневого хешу дерева MAST, валідатори здійснюють переказ BTC та операцію гравіювання на адресу порогового підпису, створеного деревом MAST, що реалізує функцію подання даних з основної мережі BTC до мережі BEVM. Одночасно кожен валідатор виступає як легкий вузол Bitcoin SPV (Спрощена перевірка платежів), що дозволяє безпечно та без дозволу синхронізувати стан мережі BTC.
Коротко кажучи:
Taproot Consensus на першому рівні Біткойн використовує Schnorr+Mast для побудови децентралізованого управління BTC мультипідписами, а на другому рівні працює мережа SPV вузлів Біткойн. Наприклад, у BEVM всі вузли мережі другого рівня працюють як SPV вузли Біткойн, які можуть синхронізувати стан даних першого рівня Біткойн, забезпечуючи таким чином синхронізацію інформації між BEVM та першим рівнем Біткойн. Щоб забезпечити безпеку та надійність мережі другого рівня, BEVM об'єднує мережу SPV вузлів Біткойн з Aura+Grandpa, що надає мережі SPV вузлів Біткойн рівень безпеки на рівні BFT консенсусу. Тому управління активами мережі BEVM не здійснюють певні мультипідписники, а реалізується справжня децентралізація, керуючись BFT консенсусом.
Чотири, інші технічні деталі жовтої книги
Окрім зазначеної технічної структури, жовта книга Taproot Consensus також детально пояснює реалізаційні деталі технологій, таких як підписи Шнорра, MAST, SPV-легкі вузли Біткойн, Aura+Grandpa. Для тих, хто хоче навчитися та дізнатися про останні технології Біткойн, ця жовта книга є всеосяжним та детальним навчальним матеріалом.
Крім того, жовта книга детально пояснює процес реалізації Musig2, а також різницю між відомим проектом BTC Layer2 Mezo та Taproot Consensus.
Технічна структура Mezo базується на протоколі tBTC. tBTC використовує багатопідпис для створення мережі порогового підпису, яка має вищу консистентність порівняно з традиційними розподіленими мережами.
Однак tBTC залишається мультипідписною мережею, що потребує підписів 9 осіб. Щоб справді реалізувати систему, що не покладається на людину, а керується консенсусом, необхідно поєднати мультипідписну мережу з механізмом консенсусу BFT PoS (байєсівське стійке доказування частки). Це також є відмінністю між розподіленими мережами та блокчейном: розподілені мережі акцентують на розподілі, але позбавлені байєсівського стійкого консенсусу, тоді як блокчейн, хоча теж є розподіленою мережею, покладається на байєсівський стійкий консенсус, тому є справжньою децентралізованою мережею.
Рішення Taproot Consensus використовує цей більш просунутий дизайн. Завдяки поєднанню підписів Schnorr, MAST, легких вузлів SPV Біткойн, а також механізмів консенсусу Aura і Grandpa з байєсівською стійкістю, було розроблено висококонсистентне та безпечне децентралізоване рішення для розширення Layer2. Це поєднання не лише підвищує масштабованість та зручність мережі Біткойн, але й забезпечує безпеку та консистентність мережі BEVM.
Підсумок
Технічна жовта книга, опублікована командою BEVM, всебічно описує реалізацію Taproot Consensus та технічні деталі, демонструючи повністю другий рівень рішень, побудованих на базових технологіях Біткойн.
Taproot Consensus не лише поважає та успадковує оригінальний технологічний напрямок Біткойна, але й об'єднує технології, які принесли численні оновлення Біткойна, здійснюючи комбінаційні інновації, що є справжнім витвором мистецтва рідної технології розширення Біткойна.
З розвитком екосистеми Біткойн люди поступово усвідомлюють, що справжнє децентралізоване друге рівневе рішення для Біткойн є неминучим шляхом розвитку екосистеми Біткойн, а рішення Taproot Consensus стане яскравим у майбутньому.