العملة الأصلية لبيتكوين تقنية التوسع الشاملة: تحليل متعمق لتقنية Taproot Consensus ورقة بيضاء

المقدمة

مؤخراً، أصدرت فرقة تطوير بيتكوين Layer2 تُدعى BEVM وثيقة تقنية بعنوان "Taproot Consensus: حل BTC Layer2 لامركزي". توضح هذه الوثيقة بالتفصيل طرق تنفيذ Taproot Consensus، وكيفية استخدام تقنيات بيتكوين الأصلية مثل توقيع شنوور، MAST، وعقد SPV الخاص ببيتكوين لبناء حل BTC Layer2 لامركزي بالكامل.

بعد قراءة النص بالكامل، من السهل أن نلاحظ أن خطة توافق Taproot هي تجميع شامل لتقنيات التوسع الأصلية لبيتكوين. لم يتم تعديل أي من شفرة بيتكوين، بل تم دمج عدد من التقنيات الأساسية لبيتكوين بشكل بارع، مما يظهر فكرة تصميم بسيطة وذكية.

قبل الخوض في تحليل الكتاب الأصفر، من الضروري أن نراجع تاريخ تطور تقنية البيتكوين لفهم كيفية نشوء توافق Taproot من تطور البيتكوين.

النص الرئيسي

1. مراجعة تطور تقنية بيتكوين

في 31 أكتوبر 2008، نشر ساتوشي ناكاموتو ورقة بعنوان "بيتكوين: نظام نقدي إلكتروني من نظير إلى نظير"، حيث قدم لأول مرة شرحًا كاملاً لطريقة تنفيذ تقنية البيتكوين. في الفصل الثامن من الورقة، تم تقديم حل SPV (التحقق من الدفع البسيط)، وهو وسيلة تقنية للتحقق من الدفع دون الحاجة إلى تشغيل عقدة كاملة، بل من خلال حفظ رؤوس الكتل فقط.

في 3 يناير 2009، قام ساتوشي ناكاموتو بتعدين الكتلة الأولى على خادم صغير في هلسنكي، مما يمثل الولادة الرسمية للبيتكوين. من الجدير بالذكر أن الكود الأصلي للبيتكوين استخدم تقنية توقيع المنحنيات البيضاوية (ECDSA)، بدلاً من تقنية توقيع شنور الأكثر ملاءمة للبيتكوين. وذلك لأن توقيع شنور لم يكن مفتوح المصدر في ذلك الوقت، وكان لا يزال تحت حماية براءة الاختراع.

تحتفظ توقيعات شينور بجميع وظائف وتخمينات الأمان لتوقيعات المنحنيات البيانية، بينما تتجاوز الحد الأقصى لتوقيعات المنحنيات البيانية في بيتكوين الذي يمكن أن يحقق 15 توقيعًا متعددًا، مما يسمح في النهاية بإدارة أكثر من 1000 عنوان لبيتكوين دون التأثير على سرعة التوقيع.

في عام 2018، وبعد سنوات من التحقق، اقترح مطورو بيتكوين الرئيسيون، بما في ذلك غريغوري ماكسويل، رسميًا BIP، الذي يوصي بإدخال توقيعات شنوور في شبكة بيتكوين.

في 14 نوفمبر 2021، أكمل بيتكوين ترقية Taproot، وتم إدراج توقيع شينور رسميًا في شبكة بيتكوين، مما فتح عصر جديد من التوقيعات المتعددة الموزعة. بالإضافة إلى توقيع شينور، أدخلت ترقية Taproot أيضًا MAST (أشجار الصياغة المجردة الميركلية)، وهي تقنية تمنح بيتكوين وظائف مشابهة لعقود الذكاء.

إن دمج توقيعات شينور مع MAST يمكّن بيتكوين من خلال شبكة متعددة التوقيع اللامركزية المدفوعة بتعليمات برمجية، مما يمهد الطريق لتنفيذ سيناريوهات أعمال أكثر تعقيدًا وثراءً من خلال الطبقة الثانية لبيتكوين.

إن حل توافق Taproot هو نتيجة لتطور تقني دام 13 عامًا لبيتكوين.

اثنان، نظرة عامة على حل توافق Taproot

تشير المقدمة في وثيقة تقنية "Taproot Consensus" إلى أن الطبيعة غير القابلة لتوليد تيرلنغ لشبكة بيتكوين تحد من قدرتها على تنفيذ حلول التوسع Layer2 المشابهة لـ Ethereum Rollup بشكل مباشر. يمكن لطبقة عقود سكربت شبكة بيتكوين إجراء عمليات تحويل بسيطة فقط، ولا يمكنها دعم وظائف العقود الذكية الأكثر تعقيدًا. لذلك، فإن بناء حلول التوسع Layer2 من منظور طبقة سكربت بيتكوين فقط غير ممكن.

تصف هذه الفقرة بشكل مختصر قيود شبكة بيتكوين، مشيرة إلى أن الاتجاه الصحيح لتوسيع بيتكوين ليس من خلال التلاعب بالشبكة من الطبقة الأولى، بل يجب الاستفادة من القدرات الحالية لبيتكوين لبناء حل توسيع لطبقة ثانية بالكامل لامركزية.

توافق Taproot هو دمج تقنية Taproot في بيتكوين (توقيع Schnorr و MAST) ، وعقد SPV خفيفة في بيتكوين ، وآلية توافق BFT PoS لبناء شبكة Layer2 لامركزية ومتسقة للغاية.

ثلاثًا، شرح مفصل عن بنية توافق Taproot

يتكون إجماع Taproot من ثلاثة أجزاء: Schnorr+MAST و Bitcoin SPV و Aura+Grandpa.

Schnorr+MAST تجمع بين تقنيتين أصليتين نتجتا عن ترقية Taproot لبيتكوين، مما يحقق إدارة متعددة التوقيع اللامركزية لبيتكوين دون الحاجة إلى توقيع يدوي، بل من خلال تشغيل كود بيتكوين.

تُدار هذه الأكواد بواسطة الإجماع الذي تحققه الشبكات من الطبقة الثانية. كيف تحقق الشبكات من الطبقة الثانية الإجماع، وكيف يتم مزامنة هذه الإجماعات مع طبقة البيتكوين الأولى، يتم تحقيقه من خلال إجماع Bitcoin SPV+BFT POS (Aura+Grandpa).

Bitcoin SPV هي طريقة للتحقق من الدفع البسيط التي اقترحها ساتوشي ناكاموتو، والتي تسمح بمزامنة والتحقق من معاملات البيتكوين دون الحاجة إلى تشغيل عقدة كاملة. هذه الميزة تجعل من الممكن لمتفق Taproot أن يقوم بمزامنة حالة BTC في بيئة لامركزية تمامًا، دون الحاجة إلى أي إذن.

Aura+Grandpa هو بروتوكول توافق PoS المتقدم الذي يحقق التسامح البيزنطي للأخطاء، من خلال البروتوكول الموزع لضمان التناسق العالي لعقد الشبكة.

يمكن تلخيص مبدأ عمل Taproot Consensus كما يلي:

في النظام، يحتفظ كل مصادق بمفتاح خاص من BTC لتوقيع Schnorr. تتيح خصائص توقيع Schnorr تحقيق تجميع فعال للتوقيعات، مما يعزز أمان النظام وكفاءته. تم تشكيل شجرة MAST كبيرة بواسطة المفتاح العام المجمع Pagg الذي تم إنشاؤه من خلال مخطط التوقيع المتعدد Musig2.

بعد生成 قيمة جذر تجزئة شجرة MAST، يقوم المدققون بإجراء تحويلات BTC وإجراءات النقش إلى عنوان التوقيع الحدودي الذي تم إنشاؤه بواسطة شجرة MAST، مما يحقق وظيفة تقديم البيانات من شبكة BTC الرئيسية إلى شبكة الطبقة الثانية. في نفس الوقت، يعمل كل مدقق كنقطة خفيفة SPV لبيتكوين، مما يمكنه من مزامنة حالة شبكة BTC بأمان ودون إذن.

باختصار، يستخدم توافق Taproot في الطبقة الأولى من بيتكوين Schnorr+MAST لبناء إدارة متعددة التوقيعات BTC اللامركزية، وتعمل الطبقة الثانية على شبكة عقد SPV لبيتكوين. كمثال على BEVM، تعمل شبكة BEVM في الطبقة الثانية بالكامل على عقد SPV لبيتكوين، حيث يمكن لهذه العقد مزامنة حالة بيانات الطبقة الأولى من بيتكوين، مما يحقق التزامن بين BEVM و الطبقة الأولى من بيتكوين. لضمان الأمان والثقة في الشبكة في الطبقة الثانية، دمجت BEVM شبكة عقد SPV لبيتكوين مع Aura+Grandpa، مما يمنح شبكة عقد SPV لبيتكوين مستوى أمان على مستوى توافق BFT. وهذا يعني أن من يدير أصول الشبكة ليس بعض الأشخاص ذوي التوقيع المتعدد، بل يعتمد على توافق BFT لدفع الأمور، لتحقيق اللامركزية الحقيقية.

أربعة، تفاصيل تقنية أخرى للكتاب الأصفر

بالإضافة إلى إطار العمل الفني المذكور أعلاه، يشرح كتاب Taproot Consensus الأصفر بالتفصيل تفاصيل تنفيذ تقنيات مثل توقيع شينور، MAST، عقد خفيف من SPV بيتكوين، Aura+Grandpa. بالنسبة لأولئك الذين يرغبون في تعلم وفهم أحدث تقنيات بيتكوين، فإن هذا الكتاب الأصفر هو مادة تعليمية شاملة ومفصلة.

بالإضافة إلى ذلك، يشرح الكتاب الأصفر بالتفصيل عملية تنفيذ Musig2، والاختلافات بينها وبين مشروع Mezo المعروف على Layer2 الخاص بـ BTC.

تستند البنية التحتية لـ Mezo على بروتوكول tBTC، حيث تم بناء شبكة توقيع عتبة باستخدام توقيع متعدد لبيتكوين، مما يوفر تناسقًا أقوى مقارنة بالشبكات الموزعة التقليدية.

ومع ذلك، لا يزال tBTC شبكة متعددة التوقيع تتطلب 9 توقيعات. لتحقيق ذلك بشكل حقيقي دون الاعتماد على البشر ولكن بالاعتماد على القيادة من خلال الإجماع، يجب دمج شبكة التوقيع المتعدد مع آلية إجماع BFT PoS.

خطة توافق Taproot تتبنى هذا التصميم الأكثر تطورًا. من خلال دمج توقيعات Schnorr، وMAST، وبيتكوين SPV العقد الخفيفة، وآليات التوافق البيزنطية Aura وGrandpa، تم بناء حل توسيع Layer2 لامركزي عالي التوافق والأمان. لا تعزز هذه الدمج فقط قابلية توسيع شبكة بيتكوين وملاءمتها، بل تضمن أيضًا أمان وتوافق الشبكة من الطبقة الثانية.

ملخص

تصف هذه الوثيقة التقنية الشاملة نظامياً تطبيق و تفاصيل تقنية توافق Taproot، وتعرض حلاً من الطبقة الثانية مبني بالكامل على تقنية بيتكوين الأصلية.

Taproot Consensus لا يحترم فقط ويورث الاتجاه التكنولوجي الأصلي لـ بيتكوين، بل يجمع أيضًا الابتكارات الناتجة عن التحديثات المختلفة لبيتكوين، مما يجعله عملة شاملة لتقنية التوسع الأصلية لـ بيتكوين.

مع استمرار تطور نظام بيتكوين البيئي، ستصبح الحلول من المستوى الثاني التي تتمتع باللامركزية الحقيقية طريقًا لا مفر منه لتطوير نظام بيتكوين البيئي، ومن المتوقع أن يبرز حل Taproot Consensus في المستقبل.