ビットコイン原生拓展技術の集大成：タップルートコンセンサス技術解析

2024年5月20日、ビットコインLayer2開発チームは、技術ハンドブック《タップルートコンセンサス：分散型BTC Layer2ソリューション》を正式に発表しました。このハンドブックでは、タップルートコンセンサスの実現方法と、シュノール署名、MAST、ビットコインSPVノードなどのビットコインネイティブ技術を組み合わせて、完全に分散型のBTC Layer2ソリューションを構築する方法が詳細に説明されています。

タップルートコンセンサス方案はビットコインの原生拡張技術の集大成です。ビットコインのコードに対して何の変更や削除も行わず、ビットコインのいくつかの原生技術を十分に活用して革新的に組み合わせており、考え方はシンプルで構造は巧妙です。

! ビットコインネイティブスケーリングテクノロジーコレクション:BEVMテクノロジーイエローブックの包括的な解釈

ビットコイン技術の発展の回顧

2008年10月31日、中本聪は「ビットコイン：ある点対点の電子現金システム」という論文を発表し、ビットコインの完全な技術実装方法を提案しました。この論文では、SPV（簡易支払い認証）ソリューションについて言及されており、これはフルノードを運用せずに支払いを検証できる技術です。

2009年1月3日、ビットコインの創世ブロックが誕生しました。中本聡はコード中で、当時まだ特許保護下にあったシュノール署名技術ではなく、楕円曲線署名技術（ECDSA）を使用しました。

2018年、ビットコインのコア開発者は、シュノア署名をビットコインネットワークに導入する提案を正式に行いました。

2021年11月14日、ビットコインはタップルートのアップグレードを完了し、正式にシュノール署名とMAST（マークル抽象構文木）技術を導入しました。これにより、ビットコインはより複雑なマルチシグネチャとスマートコントラクト機能を実現できるようになりました。

タップルートコンセンサス方案概説

Taproot Consensus方案は、ビットコインのTaproot技術（シュノール署名とMAST）、ビットコインSPV軽ノード、およびBFT PoSコンセンサスメカニズムを組み合わせて、分散化されており高い一貫性を持つLayer2ネットワークを構築しています。

このプランは三つの部分から成り立っています：

1. Schnorr+MAST：ビットコインの非中央集権的なマルチシグ管理を実現し、コード駆動で人工署名ではなく。

2. ビットコインSPV：フルノードを運用することなく、ビットコイン取引を同期および検証することを可能にします。

3. Aura+Grandpa：汎用のBFT PoSコンセンサスプロトコルで、ネットワークノードの高度な一貫性を確保します。

タップルートコンセンサスの動作原理

このシステムでは、各検証者が施ノール署名のためのBTCプライベートキーを保持しています。Musig2マルチシグネチャスキームによって生成された集合公開鍵は、大規模なMASTツリーを形成します。検証者は、MASTツリーによって生成された閾値署名アドレスにBTCを送金し、刻印操作を行うことで、BTCメインネットからLayer2ネットワークへのデータ提出機能を実現します。

同時に、各検証者はBitcoin SPV軽ノードとして、安全かつ無許可でBTCネットワークの状態を同期できる。Layer2ネットワーク（BEVMなど）はビットコインSPVノードネットワークを運営し、ビットコインの第一層とのデータ状態の同期を実現する。二層ネットワークの安全性と信頼性を確保するため、ビットコインSPVノードネットワークとAura+Grandpaを融合させ、BFTコンセンサスレベルの安全性を備えさせる。

他のBTC Layer2ソリューションとの比較

tBTCプロトコルに基づくMezoプロジェクトと比較して、タップルートコンセンサスはより高度な設計を採用しています。Mezoは依然として9人の署名者のマルチシグネットワークに依存していますが、タップルートコンセンサスはシュノール署名、MAST、ビットコインSPVライトノード、BFT PoSコンセンサスメカニズムを組み合わせることにより、高度な一貫性と安全性を備えた非中央集権的なLayer2拡張ソリューションを構築しています。

この統合は、ビットコインネットワークの拡張性と可用性を向上させるだけでなく、Layer2ネットワークの安全性と一貫性も確保しています。

まとめ

タップルートコンセンサスプランは、ビットコインのネイティブ技術に完全に基づいて構築されたレイヤー2ソリューションを示しています。それはビットコインの技術方向を尊重し、継承しつつ、ビットコインのアップグレードによってもたらされた新技術を組み合わせて革新を行い、ビットコインのネイティブ拡張技術の集大成を表しています。

ビットコインエコシステムの不断の発展に伴い、真正に分散化されたビットコインの二層ソリューションがビットコインエコシステムの発展における必須の道となるでしょう。その中で、タップルートコンセンサスのようなソリューションは、将来重要な役割を果たすことが期待されています。