La technologie de consensus Taproot : une synthèse des technologies d'expansion natives de Bitcoin

Le 20 mai 2024, l'équipe de développement du Layer2 de Bitcoin a officiellement publié le livre blanc technique intitulé "Taproot Consensus : une solution décentralisée BTC Layer2". Ce livre blanc décrit en détail la manière dont Taproot Consensus est mis en œuvre, ainsi que comment combiner les signatures Schnorr, MAST, les nœuds SPV de Bitcoin et d'autres technologies natives de Bitcoin pour construire une solution BTC Layer2 entièrement décentralisée.

Le plan de consensus Taproot est une synthèse des technologies d'expansion natives de Bitcoin. Il n'apporte aucune modification ni réduction au code de Bitcoin, mais utilise plutôt une combinaison innovante de plusieurs technologies natives de Bitcoin, avec une pensée simple et une structure ingénieuse.

Bitcoin : retour sur le développement technologique

Le 31 octobre 2008, Satoshi Nakamoto a publié le document "Bitcoin : un système de monnaie électronique pair à pair", dans lequel il a présenté la mise en œuvre technique complète de Bitcoin. Le document mentionne la solution SPV (vérification simple des paiements), qui est une technologie permettant de vérifier les paiements sans avoir besoin d'exécuter un nœud complet.

Le 3 janvier 2009, le bloc Genesis de Bitcoin est né. Satoshi Nakamoto a utilisé la technologie de signature à courbe elliptique (ECDSA) dans le code, plutôt que la technologie de signature de Schnorr qui était encore protégée par un brevet à l'époque.

En 2018, les développeurs principaux de Bitcoin ont officiellement proposé d'introduire les signatures Schnorr dans le réseau Bitcoin.

Le 14 novembre 2021, Bitcoin a achevé la mise à niveau Taproot, introduisant officiellement la signature Schnorr et la technologie MAST (Merkel Abstract Syntax Tree). Cela permet à Bitcoin de réaliser des fonctionnalités de signatures multiples et de contrats intelligents plus complexes.

Aperçu du plan de consensus Taproot

La solution de consensus Taproot combine la technologie Taproot de Bitcoin (signature Schnorr et MAST), les nœuds légers SPV de Bitcoin et le mécanisme de consensus BFT PoS, créant un réseau Layer2 décentralisé et hautement cohérent.

Cette solution est composée de trois parties :

1. Schnorr+MAST : implémentation de la gestion décentralisée des signatures multiples de Bitcoin, pilotée par le code plutôt que par des signatures manuelles.

2. Bitcoin SPV : permet de synchroniser et de vérifier les transactions Bitcoin sans exécuter de nœud complet.

3. Aura+Grandpa : un protocole de consensus BFT PoS universel qui garantit une forte cohérence entre les nœuds du réseau.

Fonctionnement du Consensus Taproot

Dans ce système, chaque validateur détient une clé privée BTC utilisée pour la signature de Schnorr. La clé publique agrégée générée par le schéma de signature multiple Musig2 forme un grand arbre MAST. Les validateurs réalisent des transferts BTC et des opérations de gravure vers une adresse de signature de seuil générée par l'arbre MAST, permettant la soumission de données du réseau principal BTC vers le réseau Layer2.

En même temps, chaque validateur agissant en tant que nœud léger SPV Bitcoin peut synchroniser de manière sécurisée et sans autorisation l'état du réseau BTC. Le réseau Layer2 (comme BEVM) fait fonctionner un réseau de nœuds SPV Bitcoin, permettant la synchronisation de l'état des données avec la couche Bitcoin. Pour garantir la sécurité et la fiabilité du réseau de deuxième couche, le réseau de nœuds SPV Bitcoin est fusionné avec Aura+Grandpa, lui conférant un niveau de sécurité au niveau du consensus BFT.

Comparaison avec d'autres solutions BTC Layer2

Comparé au projet Mezo basé sur le protocole tBTC, le Consensus Taproot adopte un design plus avancé. Mezo dépend encore d'un réseau multi-signatures de 9 personnes, tandis que le Consensus Taproot a construit une solution d'extension Layer2 décentralisée hautement cohérente et sécurisée en combinant les signatures Schnorr, MAST, les nœuds légers SPV Bitcoin et le mécanisme de consensus BFT PoS.

Cette fusion améliore non seulement l'évolutivité et l'utilisabilité du réseau Bitcoin, mais garantit également la sécurité et la cohérence des réseaux Layer2.

Conclusion

La solution Taproot Consensus présente une solution de deuxième couche entièrement construite sur la technologie native de Bitcoin. Elle respecte et hérite de l'orientation technique de Bitcoin, tout en innovant en combinant les nouvelles technologies apportées par les mises à jour de Bitcoin, représentant ainsi le summum des technologies d'expansion native de Bitcoin.

Avec le développement continu de l'écosystème Bitcoin, une véritable solution de couche 2 décentralisée pour Bitcoin deviendra un passage obligé pour le développement de l'écosystème Bitcoin, et une solution comme Taproot Consensus est prometteuse pour jouer un rôle important à l'avenir.