Penguasa teknologi ekspansi asli Bitcoin: Analisis teknologi Konsensus Taproot

Pada tanggal 20 Mei 2024, tim BEVM merilis buku putih teknis berjudul "Taproot Consensus: Solusi BTC Layer2 yang Terdesentralisasi". Buku putih ini menjelaskan secara rinci cara implementasi Taproot Consensus, serta bagaimana menggabungkan tanda tangan Schnorr, MAST, node SPV Bitcoin, dan teknologi asli Bitcoin lainnya untuk membangun solusi BTC Layer2 yang sepenuhnya terdesentralisasi.

Rancangan Konsensus Taproot adalah karya agung dari teknologi ekspansi asli Bitcoin. Ini tidak melakukan modifikasi pada kode Bitcoin, melainkan secara cerdik menggabungkan beberapa teknologi asli Bitcoin, dengan pemikiran yang sederhana dan struktur yang cerdas. Untuk lebih memahami proses evolusi Konsensus Taproot, kita perlu meninjau kembali sejarah perkembangan teknologi Bitcoin.

Bitcoin tonggak pengembangan teknologi

Pada 31 Oktober 2008, Satoshi Nakamoto menerbitkan makalah berjudul "Bitcoin: Sistem Uang Elektronik Peer-to-Peer", yang pertama kali mengusulkan rencana implementasi teknis lengkap untuk Bitcoin. Bab kedelapan makalah tersebut memperkenalkan teknologi SPV (Simple Payment Verification) yang memungkinkan verifikasi pembayaran tanpa harus menjalankan node penuh, cukup dengan menyimpan header blok.

Pada 3 Januari 2009, Satoshi Nakamoto menambang blok genesis di sebuah server di Helsinki, menandai kelahiran resmi Bitcoin. Perlu dicatat bahwa Bitcoin awalnya menggunakan teknologi tanda tangan kurva elips (ECDSA), bukan teknologi tanda tangan Schnorr yang lebih cocok. Ini karena saat itu tanda tangan Schnorr belum diopen source dan masih dalam periode perlindungan paten.

Tanda tangan Schnorr mempertahankan semua fungsi dan asumsi keamanan dari tanda tangan kurva elips, sementara itu memecahkan batasan multisignature maksimum 15 pada Bitcoin, memungkinkan lebih dari 1000 alamat untuk bersama-sama mengelola Bitcoin tanpa mempengaruhi kecepatan tanda tangan.

Pada tahun 2018, setelah bertahun-tahun verifikasi, pengembang inti Bitcoin Gregory Maxwell dan lainnya secara resmi mengajukan proposal untuk memperkenalkan tanda tangan Schnorr ke dalam jaringan Bitcoin.

Pada 14 November 2021, Bitcoin menyelesaikan upgrade Taproot, secara resmi memperkenalkan tanda tangan Schnorr, yang membuka era baru tanda tangan multi-decentralized. Selain tanda tangan Schnorr, upgrade Taproot juga memperkenalkan teknologi MAST (Merkelized Abstract Syntax Trees), yang memberikan Bitcoin kemampuan mirip kontrak pintar.

Kombinasi tanda tangan Schnorr dan MAST memungkinkan Bitcoin untuk didorong oleh kode program ke dalam jaringan multi-tanda tangan terdesentralisasi, yang meletakkan dasar untuk pengembangan jaringan lapisan kedua Bitcoin.

Ringkasan Solusi Konsensus Taproot

Buku putih teknologi Konsensus Taproot menunjukkan bahwa sifat non-Turing-complete dari jaringan Bitcoin membatasi kemampuannya untuk secara langsung menerapkan solusi Layer2 seperti Rollup Ethereum. Lapisan kontrak skrip jaringan Bitcoin hanya dapat melakukan operasi transfer yang sederhana dan tidak dapat mendukung fungsi kontrak pintar yang kompleks. Oleh karena itu, membangun solusi Layer2 hanya dari lapisan skrip Bitcoin tidaklah memungkinkan.

Rencana Konsensus Taproot menggabungkan teknologi Taproot Bitcoin (tanda tangan Schnorr dan MAST), node ringan SPV Bitcoin, serta mekanisme konsensus BFT PoS, untuk membangun jaringan Layer2 yang terdesentralisasi dan sangat konsisten.

Penjelasan Arsitektur Konsensus Taproot

Konsensus Taproot terdiri dari tiga bagian: Schnorr+Mast, Bitcoin SPV, dan Aura+Grandpa.

Schnorr+Mast memanfaatkan teknologi asli yang dibawa oleh upgrade Taproot Bitcoin untuk mewujudkan manajemen multi-tanda tangan terdesentralisasi Bitcoin, yang dapat dipicu melalui kode daripada tanda tangan manual.

Bitcoin SPV adalah metode verifikasi pembayaran sederhana yang diusulkan oleh Satoshi Nakamoto, yang memungkinkan untuk menyinkronkan dan memvalidasi transaksi Bitcoin tanpa perlu menjalankan node penuh. Ini memungkinkan Konsensus Taproot untuk menyinkronkan status BTC tanpa izin dalam lingkungan yang sepenuhnya terdesentralisasi.

Aura+Grandpa adalah protokol konsensus PoS tingkat lanjut yang toleran terhadap kesalahan Byzantine yang umum, memastikan konsistensi tinggi antar node jaringan.

Prinsip kerja Taproot Consensus adalah sebagai berikut:

Dalam sistem BEVM, setiap validator memiliki kunci privat BTC untuk tanda tangan Schnorr. Kunci publik agregat Pagg yang dihasilkan melalui skema tanda tangan multisig Musig2 membentuk pohon MAST besar. Validator melakukan transfer BTC dan operasi pencetakan dengan mengirimkan ke alamat tanda tangan batas yang dihasilkan oleh pohon MAST, sehingga memungkinkan pengiriman data dari jaringan utama BTC ke jaringan BEVM. Pada saat yang sama, setiap validator berfungsi sebagai node ringan Bitcoin SPV, yang dapat menyinkronkan status jaringan BTC dengan aman dan tanpa izin.

Singkatnya, Taproot Consensus menggunakan Schnorr+Mast di lapisan Bitcoin untuk membangun manajemen multi-tanda tangan BTC yang terdesentralisasi, sementara lapisan kedua menjalankan jaringan node SPV Bitcoin. Sebagai contoh BEVM, seluruh jaringan lapisan kedua BEVM menjalankan node SPV Bitcoin, yang dapat menyinkronkan status data lapisan Bitcoin. BEVM mengintegrasikan jaringan node SPV Bitcoin dengan Aura+Grandpa, sehingga memiliki tingkat keamanan di lapisan konsensus BFT, mewujudkan desentralisasi yang sebenarnya.

Detail Teknologi dan Inovasi

Buku putih Taproot Consensus juga menjelaskan secara rinci tentang detail implementasi teknologi seperti tanda tangan Schnorr, MAST, node ringan PSV Bitcoin, Aura+Grandpa, serta proses implementasi Musig2.

Buku kuning juga membandingkan perbedaan antara proyek Layer2 BTC terkenal Mezo dan Konsensus Taproot. Mezo didasarkan pada protokol tBTC, memanfaatkan multi-tanda tangan Bitcoin untuk membangun jaringan tanda tangan threshold. Namun, tBTC masih memerlukan jaringan multi-tanda tangan yang ditandatangani oleh 9 orang, sementara Konsensus Taproot menggabungkan jaringan multi-tanda tangan dengan mekanisme konsensus BFT PoS, mencapai desentralisasi sejati.

Ringkasan

Dokumen teknis tim BEVM secara komprehensif menggambarkan rencana implementasi dan rincian teknis dari Taproot Consensus, menunjukkan solusi lapisan kedua yang sepenuhnya dibangun berdasarkan teknologi asli Bitcoin. Taproot Consensus tidak hanya mewarisi arah teknologi Bitcoin, tetapi juga mengintegrasikan inovasi yang dihasilkan dari peningkatan Bitcoin sebelumnya, merupakan karya yang mengumpulkan semua teknologi ekstensi asli Bitcoin.

Seiring dengan perkembangan ekosistem Bitcoin, solusi lapisan kedua Bitcoin yang benar-benar terdesentralisasi akan menjadi tren yang tak terhindarkan, solusi seperti Taproot Consensus diharapkan akan bersinar di masa depan.