بيتكوين الأصلية التوسعية التقنية: تحليل تقنية Taproot Consensus

في 20 مايو 2024، أطلق فريق BEVM الورقة التقنية "Taproot Consensus: حل BTC Layer2 لامركزي". توضح هذه الورقة التقنية بالتفصيل كيفية تنفيذ Taproot Consensus، وكيفية دمج تقنيات البيتكوين الأصلية مثل توقيع شينور، وMAST، ونقاط SPV للبيتكوين لبناء حل BTC Layer2 لامركزي تمامًا.

تعد خطة توافق Taproot إنجازًا عظيمًا لتقنية التوسع الأصلية لبيتكوين. لم يتم تعديل أي من رموز بيتكوين، بل تم دمج العديد من التقنيات الأصلية لبيتكوين بشكل بارع، مع فكرة بسيطة وبنية ذكية. لفهم أفضل لعملية تطور توافق Taproot، من الضروري مراجعة تاريخ تطوير تقنية بيتكوين.

بيتكوين تقنية تطور المعالم

في 31 أكتوبر 2008، نشر ساتوشي ناكاموتو ورقة بعنوان "بيتكوين: نظام نقدي إلكتروني من نظير إلى نظير"، حيث تم تقديم المخطط الفني الكامل لبيتكوين لأول مرة. يتناول الفصل الثامن من الورقة تقنية التحقق من الدفع البسيط (SPV)، وهي طريقة لا تتطلب تشغيل عقدة كاملة، بل تحتاج فقط إلى حفظ رؤوس الكتل للتحقق من الدفع.

في 3 يناير 2009، قام ساتوشي ناكاموتو بتعدين الكتلة الأولى على خادم في هلسنكي، مما يمثل ولادة بيتكوين رسميًا. ومن الجدير بالذكر أن بيتكوين اعتمدت في البداية تقنية توقيع المنحنيات البيضاوية (ECDSA)، بدلاً من تقنية توقيع شينور الأكثر ملاءمة. وذلك لأن تقنية توقيع شينور لم تكن قد أُعيدت إلى المصدر بعد، وكانت لا تزال تحت حماية براءة الاختراع.

تحتفظ توقيعات شينور بجميع وظائف وتخمينات أمان توقيعات المنحنيات البيانية، في حين أنها تتجاوز الحد الأقصى لعدد 15 توقيع متعدد في بيتكوين، مما يسمح بإدارة أكثر من 1000 عنوان لبيتكوين دون التأثير على سرعة التوقيع.

في عام 2018، وبعد سنوات من التحقق، اقترح مطورو النواة في بيتكوين، مثل Gregory Maxwell، رسميًا إدخال توقيع شنوير إلى شبكة بيتكوين.

في 14 نوفمبر 2021، أكمل البيتكوين ترقية Taproot، وأدخل رسميًا توقيع Schnorr، مما أطلق عصر التوقيع المتعدد اللامركزي الجديد. بالإضافة إلى توقيع Schnorr، قدمت ترقية Taproot أيضًا تقنية MAST (أشجار البنية المجردة الميركلية) التي تمنح البيتكوين وظائف مشابهة للعقود الذكية.

دمج توقيع شينور و MAST يجعل من الممكن لبيتكوين أن يدير شبكة متعددة التوقيع اللامركزية من خلال برمجيات، مما يضع أساسًا لتطوير شبكة بيتكوين من الجيل الثاني.

نظرة عامة على حل توافق Taproot

تشير الورقة البيضاء لتقنية Taproot Consensus إلى أن طبيعة شبكة بيتكوين غير القابلة للبرمجة بشكل تام تحد من قدرتها على تنفيذ حلول التوسع Layer2 المشابهة لـ Ethereum Rollup بشكل مباشر. يمكن أن تتعامل طبقة عقود سكربت شبكة بيتكوين فقط مع عمليات التحويل البسيطة، ولا يمكنها دعم وظائف العقود الذكية المعقدة. لذلك، فإن بناء حلول التوسع Layer2 فقط من منظور طبقة سكربت بيتكوين غير ممكن.

تجمع خطة توافق Taproot بين تقنية Taproot الخاصة ببيتكوين (توقيعات Schnorr وMAST)، والنقاط الخفيفة SPV لبيتكوين، وآلية توافق BFT PoS، لبناء شبكة Layer2 لامركزية وعالية التناسق.

شرح بنية توافق Taproot

يتكون إجماع Taproot من ثلاثة أجزاء: Schnorr+Mast وبيتكوين SPV وAura+Grandpa.

تستفيد Schnorr+Mast من التقنية الأصلية التي جاءت بها ترقية Taproot لبيتكوين، مما يحقق إدارة متعددة التوقيع لبيتكوين بشكل لامركزي، ويمكن تنفيذها بواسطة الشيفرة بدلاً من التوقيع اليدوي.

Bitcoin SPV هو طريقة للتحقق من المدفوعات البسيطة التي اقترحها ساتوشي ناكاموتو، حيث لا تحتاج إلى تشغيل عقدة كاملة لمزامنة والتحقق من معاملات بيتكوين. وهذا يجعل توافق Taproot قادرًا على مزامنة حالة BTC في بيئة لامركزية بالكامل ودون إذن.

Aura+Grandpa هو بروتوكول إجماع متقدم قائم على PoS يتمتع بخطأ بيزنطي عام، يضمن اتساق عالٍ بين عقد الشبكة.

يتمثل مبدأ تشغيل Taproot Consensus فيما يلي:

في نظام BEVM، يحمل كل مُصادق مفتاح خاص بـ BTC يستخدم لتوقيع Schnorr. يتم إنشاء المفتاح العام المجمع Pagg من خلال مخطط التوقيع المتعدد Musig2، مما يشكل شجرة MAST كبيرة. يقوم المُصادقون بإجراء تحويلات BTC وعملية النقش إلى عنوان توقيع العتبة الذي تم إنشاؤه بواسطة شجرة MAST، مما يحقق وظيفة تقديم بيانات شبكة BTC الرئيسية إلى شبكة BEVM. في الوقت نفسه، يعمل كل مُصادق كنقطة خفيفة SPV لبيتكوين، مما يمكنه من مزامنة حالة شبكة BTC بأمان وبدون إذن.

باختصار، يستخدم توافق Taproot في طبقة بيتكوين إدارة متعددة التوقيعات BTC اللامركزية المبنية على Schnorr+Mast، وتعمل الطبقة الثانية على شبكة عقد SPV الخاصة ببيتكوين. على سبيل المثال، تعمل شبكة BEVM في الطبقة الثانية بالكامل على عقد SPV الخاصة ببيتكوين، ويمكن أن تتزامن مع حالة بيانات الطبقة الأولى من بيتكوين. تدمج BEVM شبكة عقد SPV الخاصة ببيتكوين مع Aura+Grandpa، مما يمنحها مستوى الأمان على صعيد توافق BFT، لتحقيق اللامركزية الحقيقية.

التفاصيل الفنية والابتكار

تتناول ورقة Taproot Consensus البيضاء أيضًا بالتفصيل تفاصيل تنفيذ تقنيات مثل توقيع Schnorr وMAST وبيتكوين PSV خفيف العقد وAura+Grandpa، بالإضافة إلى عملية تنفيذ Musig2.

تتناول الورقة الصفراء أيضًا الاختلافات بين مشروع Mezo المعروف Layer2 عملة BTC وTaproot Consensus. يعتمد Mezo على بروتوكول tBTC، ويستخدم توقيع متعدد عملة بيتكوين لبناء شبكة توقيع حدية. لكن tBTC لا يزال يحتاج إلى شبكة توقيع متعدد مكونة من 9 أشخاص، بينما يدمج Taproot Consensus شبكة التوقيع المتعدد مع آلية إجماع BFT PoS، مما يحقق اللامركزية الحقيقية.

ملخص

تصف الوثيقة التقنية لفريق BEVM بشكل شامل خطة تنفيذ Taproot Consensus والتفاصيل الفنية، وتعرض حلاً من الطبقة الثانية مبنيًا بالكامل على التكنولوجيا الأصلية لبيتكوين. إن Taproot Consensus لا يرث فقط الاتجاه التكنولوجي لبيتكوين، بل يجمع أيضًا الابتكارات الناتجة عن التحديثات السابقة لبيتكوين، وهو عمل متكامل لتكنولوجيا التوسع الأصلية لبيتكوين.

مع تطور نظام بيتكوين البيئي، ستصبح الحلول الثانية اللامركزية الحقيقية لبيتكوين اتجاهًا حتميًا، ومن المتوقع أن تتألق حلول مثل Taproot Consensus في المستقبل.

! Bitcoin Native Scaling Technology Collection: تفسير شامل للكتاب الأصفر لتقنية BEVM