A culminação da tecnologia de expansão nativa do Bitcoin: Análise da tecnologia Taproot Consensus

No dia 20 de maio de 2024, a equipe de desenvolvimento de Layer2 do Bitcoin lançou oficialmente o livro técnico "Taproot Consensus: uma solução descentralizada de BTC Layer2". Este livro detalha a forma de implementação do Taproot Consensus, bem como como combinar assinaturas Schnorr, MAST, nós SPV do Bitcoin e outras tecnologias nativas do Bitcoin para construir uma solução BTC Layer2 completamente descentralizada.

O plano de consenso Taproot é a culminância da tecnologia de expansão nativa do Bitcoin. Ele não fez nenhuma modificação ou adição ao código do Bitcoin, mas aproveitou ao máximo várias tecnologias nativas do Bitcoin para uma combinação inovadora, com uma abordagem simples e uma estrutura engenhosa.

Revisão do desenvolvimento da tecnologia Bitcoin

No dia 31 de outubro de 2008, Satoshi Nakamoto publicou o artigo "Bitcoin: Um Sistema de Dinheiro Eletrônico Peer-to-Peer", que apresentou a implementação técnica completa do Bitcoin. O artigo mencionou a solução SPV (Verificação de Pagamento Simples), que é uma tecnologia que permite validar pagamentos sem a necessidade de executar um nó completo.

No dia 3 de janeiro de 2009, nasceu o bloco gênese do Bitcoin. Satoshi Nakamoto usou a tecnologia de assinatura de curva elíptica (ECDSA) no código, em vez da tecnologia de assinatura Schnorr, que ainda estava sob proteção de patente na época.

Em 2018, os desenvolvedores principais do Bitcoin propuseram oficialmente a introdução da assinatura Schnorr na rede Bitcoin.

No dia 14 de novembro de 2021, o Bitcoin completou a atualização Taproot, introduzindo oficialmente a assinatura Schnorr e a tecnologia MAST (árvore de sintaxe abstrata de Merkle). Isso permite que o Bitcoin implemente funcionalidades de múltiplas assinaturas e contratos inteligentes mais complexos.

Resumo do esquema de consenso Taproot

O plano de consenso Taproot combina a tecnologia Taproot do Bitcoin (assinaturas Schnorr e MAST), nós leves SPV do Bitcoin e o mecanismo de consenso BFT PoS, construindo uma rede Layer2 descentralizada e altamente consistente.

O plano é composto por três partes:

1. Schnorr+MAST: Implementação da gestão de assinaturas múltiplas descentralizadas do Bitcoin, através de código e não de assinaturas manuais.

2. Bitcoin SPV: permite sincronizar e verificar transações de Bitcoin sem a necessidade de executar um nó completo.

3. Aura+Grandpa: um protocolo de consenso BFT PoS genérico que garante a alta consistência dos nós da rede.

Funcionamento do Consenso Taproot

Neste sistema, cada validador possui uma chave privada BTC para assinaturas Schnorr. A chave pública agregada gerada pelo esquema de multisig Musig2 forma uma grande árvore MAST. Os validadores realizam transferências BTC e operações de gravação para um endereço de assinatura de limiar gerado pela árvore MAST, permitindo a submissão de dados da mainnet BTC para a rede Layer2.

Ao mesmo tempo, cada validador atua como um nó leve SPV de Bitcoin, podendo sincronizar de forma segura e sem permissão o estado da rede BTC. Redes Layer2 (como BEVM) operam uma rede de nós SPV de Bitcoin, realizando a sincronização do estado de dados com a camada um do Bitcoin. Para garantir a segurança e a confiabilidade da rede de segunda camada, a rede de nós SPV de Bitcoin é integrada com Aura+Grandpa, conferindo-lhe um nível de segurança em termos de consenso BFT.

Comparação com outras soluções Layer2 para Bitcoin

Em comparação com o projeto Mezo baseado no protocolo tBTC, o Taproot Consensus adota um design mais avançado. O Mezo ainda depende de uma rede de múltiplas assinaturas com 9 pessoas, enquanto o Taproot Consensus constrói uma solução de escalabilidade descentralizada Layer2 altamente consistente e segura, combinando assinaturas Schnorr, MAST, nós leves SPV do Bitcoin e um mecanismo de consenso BFT PoS.

Esta fusão não apenas melhora a escalabilidade e a usabilidade da rede Bitcoin, mas também garante a segurança e a consistência da rede Layer2.

Conclusão

O plano de Consenso Taproot apresenta uma solução de segunda camada totalmente construída com base na tecnologia nativa do Bitcoin. Ele respeita e herda a direção técnica do Bitcoin, ao mesmo tempo em que inova com as novas tecnologias trazidas pelas atualizações do Bitcoin, representando a culminação da tecnologia de expansão nativa do Bitcoin.

Com o contínuo desenvolvimento do ecossistema Bitcoin, soluções de segunda camada verdadeiramente descentralizadas para Bitcoin tornar-se-ão um caminho inevitável para o desenvolvimento do ecossistema Bitcoin, e soluções como o Taproot Consensus têm potencial para desempenhar um papel importante no futuro.