Công nghệ đồng thuận Taproot: Phân tích công nghệ mở rộng bản địa của Bitcoin

Vào ngày 20 tháng 5 năm 2024, đội ngũ phát triển Layer2 Bitcoin đã chính thức phát hành tài liệu kỹ thuật "Taproot Consensus: Một giải pháp BTC Layer2 phi tập trung". Tài liệu này mô tả chi tiết cách thức thực hiện của Taproot Consensus, cũng như cách kết hợp chữ ký Schnorr, MAST, các nút SPV Bitcoin và các công nghệ gốc của Bitcoin khác để xây dựng một giải pháp BTC Layer2 hoàn toàn phi tập trung.

Giải pháp Taproot Consensus là sự tổng hợp của công nghệ mở rộng nguyên bản của Bitcoin. Nó không thực hiện bất kỳ sửa đổi hay bổ sung nào đối với mã nguồn của Bitcoin, mà tận dụng một cách sáng tạo các công nghệ nguyên bản lớn của Bitcoin, với ý tưởng đơn giản và cấu trúc tinh tế.

Bitcoin công nghệ phát triển hồi tưởng

Vào ngày 31 tháng 10 năm 2008, Satoshi Nakamoto đã công bố bài báo "Bitcoin: Hệ thống tiền điện tử điểm-điểm" và đề xuất phương pháp thực hiện kỹ thuật hoàn chỉnh cho Bitcoin. Bài báo đã đề cập đến giải pháp SPV (Xác minh thanh toán đơn giản), một công nghệ cho phép xác minh thanh toán mà không cần chạy nút đầy đủ.

Ngày 3 tháng 1 năm 2009, khối đầu tiên của Bitcoin ra đời. Satoshi Nakamoto đã sử dụng công nghệ chữ ký đường ellip (ECDSA) trong mã, thay vì công nghệ chữ ký Schnorr vẫn còn trong thời gian bảo vệ bản quyền lúc bấy giờ.

Năm 2018, các nhà phát triển lõi Bitcoin chính thức đề xuất việc đưa chữ ký Schnorr vào mạng lưới Bitcoin.

Vào ngày 14 tháng 11 năm 2021, Bitcoin đã hoàn thành nâng cấp Taproot, chính thức giới thiệu chữ ký Schnorr và công nghệ MAST (Cây cú pháp Merkle trừu tượng). Điều này cho phép Bitcoin thực hiện các chức năng hợp đồng thông minh và chữ ký đa chữ ký phức tạp hơn.

Tóm tắt về kế hoạch đồng thuận Taproot

Giải pháp Taproot Consensus kết hợp công nghệ Taproot của Bitcoin (chữ ký Schnorr và MAST), nút nhẹ SPV của Bitcoin và cơ chế đồng thuận BFT PoS, xây dựng một mạng Layer2 phân quyền và nhất quán cao.

Giải pháp này bao gồm ba phần:

1. Schnorr+MAST: Thực hiện quản lý chữ ký đa trung tâm phi tập trung cho Bitcoin, thông qua mã hóa điều khiển thay vì chữ ký thủ công.

2. Bitcoin SPV: Cho phép đồng bộ và xác thực giao dịch Bitcoin mà không cần chạy nút đầy đủ.

3. Aura+Grandpa: Một giao thức đồng thuận BFT PoS chung, đảm bảo sự đồng nhất cao giữa các nút mạng.

Nguyên lý hoạt động của Taproot Consensus

Trong hệ thống này, mỗi xác thực viên nắm giữ khóa riêng BTC được sử dụng cho chữ ký Schnorr. Khóa công khai tổng hợp được tạo ra thông qua phương pháp ký đa Musig2 hình thành một cây MAST lớn. Các xác thực viên thực hiện chức năng gửi dữ liệu từ mạng chính BTC đến mạng Layer2 thông qua việc chuyển BTC và khắc lên địa chỉ chữ ký ngưỡng được sinh ra từ cây MAST.

Đồng thời, mỗi xác thực viên như là một nút nhẹ Bitcoin SPV, có thể đồng bộ hóa trạng thái mạng BTC một cách an toàn và không cần giấy phép. Mạng Layer2 (như BEVM) vận hành mạng nút SPV Bitcoin, thực hiện đồng bộ hóa trạng thái dữ liệu với lớp Bitcoin. Để đảm bảo tính an toàn và đáng tin cậy của mạng lớp hai, mạng nút SPV Bitcoin được kết hợp với Aura+Grandpa, giúp nó có được mức độ an toàn trong lĩnh vực đồng thuận BFT.

So sánh với các giải pháp BTC Layer2 khác

So với dự án Mezo dựa trên giao thức tBTC, Taproot Consensus đã áp dụng một thiết kế tiên tiến hơn. Mezo vẫn phụ thuộc vào mạng đa ký 9 người, trong khi Taproot Consensus kết hợp chữ ký Schnorr, MAST, nút nhẹ SPV của Bitcoin và cơ chế đồng thuận BFT PoS, xây dựng một giải pháp mở rộng Layer2 phi tập trung với tính nhất quán và an toàn cao.

Sự kết hợp này không chỉ nâng cao khả năng mở rộng và tính khả dụng của mạng Bitcoin, mà còn đảm bảo tính an toàn và nhất quán của mạng Layer2.

Kết luận

Giải pháp đồng thuận Taproot thể hiện một giải pháp lớp hai hoàn toàn được xây dựng dựa trên công nghệ gốc của Bitcoin. Nó tôn trọng và kế thừa định hướng công nghệ của Bitcoin, đồng thời kết hợp các công nghệ mới do việc nâng cấp Bitcoin mang lại để đổi mới, đại diện cho thành tựu lớn nhất của công nghệ mở rộng gốc của Bitcoin.

Với sự phát triển không ngừng của hệ sinh thái Bitcoin, các giải pháp lớp hai thực sự phi tập trung của Bitcoin sẽ trở thành con đường không thể thiếu trong sự phát triển của hệ sinh thái Bitcoin, và giải pháp Taproot Consensus được kỳ vọng sẽ đóng vai trò quan trọng trong tương lai.