Karya agung dari teknologi ekspansi asli Bitcoin: Analisis mendalam tentang buku putih teknologi Konsensus Taproot

Pendahuluan

Baru-baru ini, sebuah tim pengembang Layer2 Bitcoin bernama BEVM merilis buku kuning teknis berjudul "Taproot Consensus: Solusi BTC Layer2 yang Terdesentralisasi". Dokumen tersebut menjelaskan secara rinci metode implementasi Taproot Consensus, serta bagaimana menggunakan tanda tangan Schnorr, MAST, dan node SPV Bitcoin serta teknologi asli Bitcoin lainnya untuk membangun solusi BTC Layer2 yang sepenuhnya terdesentralisasi.

Setelah membaca keseluruhan teks, tidak sulit untuk menemukan bahwa skema Konsensus Taproot adalah sebuah pencapaian dari teknologi ekspansi asli Bitcoin. Ini tidak melakukan modifikasi apa pun pada kode Bitcoin, melainkan dengan cerdik mengintegrasikan beberapa teknologi inti Bitcoin, menunjukkan pemikiran desain yang sederhana dan cerdas.

Sebelum mendalami interpretasi buku kuning, kita perlu meninjau kembali sejarah perkembangan teknologi Bitcoin, agar dapat lebih memahami bagaimana Konsensus Taproot muncul dari evolusi Bitcoin.

Teks Utama

Satu, Tinjauan Pengembangan Teknologi Bitcoin

Pada 31 Oktober 2008, Satoshi Nakamoto menerbitkan makalah "Bitcoin: Sistem Uang Elektronik Peer-to-Peer", yang pertama kali menjelaskan secara lengkap cara teknis implementasi Bitcoin. Bab kedelapan makalah tersebut mengusulkan solusi SPV (Simple Payment Verification), yaitu verifikasi pembayaran sederhana, yang merupakan metode teknis untuk memverifikasi pembayaran hanya dengan menyimpan header blok tanpa perlu menjalankan node penuh.

Pada 3 Januari 2009, Satoshi Nakamoto menambang blok genesis di sebuah server kecil di Helsinki, menandai kelahiran resmi Bitcoin. Perlu dicatat bahwa kode awal Bitcoin menggunakan teknologi tanda tangan kurva elips (ECDSA), bukan teknologi tanda tangan Schnorr yang lebih cocok untuk Bitcoin. Ini karena pada saat itu tanda tangan Schnorr belum tersedia sebagai sumber terbuka dan masih dalam periode perlindungan paten.

Tanda tangan Schnorr mempertahankan semua fungsi dan asumsi keamanan dari tanda tangan kurva elips, sambil melampaui batas maksimum 15 tanda tangan bersama yang dapat dicapai oleh Bitcoin dalam kerangka tanda tangan kurva elips, sehingga akhirnya dapat mengelola lebih dari 1000 alamat untuk Bitcoin tanpa mempengaruhi kecepatan tanda tangan.

Pada tahun 2018, setelah bertahun-tahun verifikasi, pengembang inti Bitcoin Gregory Maxwell dan lainnya secara resmi mengajukan BIP, yang menyarankan untuk memperkenalkan tanda tangan Schnorr ke dalam jaringan Bitcoin.

Pada 14 November 2021, Bitcoin menyelesaikan peningkatan Taproot, tanda tangan Schnorr secara resmi dimasukkan ke dalam jaringan Bitcoin, membuka era multi-tanda tangan terdesentralisasi yang baru. Selain tanda tangan Schnorr, peningkatan Taproot juga memperkenalkan MAST (Merkelized Abstract Syntax Trees), yaitu pohon sintaksis abstrak Merkel, yang merupakan teknologi yang memberikan fungsi mirip kontrak pintar pada Bitcoin.

Kombinasi tanda tangan Schnorr dan MAST memungkinkan Bitcoin untuk memfasilitasi jaringan multi-tanda tangan terdesentralisasi yang digerakkan oleh instruksi kode, membuka jalan untuk skenario bisnis yang lebih kompleks dan kaya dalam implementasi lapisan kedua Bitcoin.

Dan solusi Konsensus Taproot adalah hasil dari iterasi teknologi Bitcoin selama 13 tahun ini.

Dua, Ringkasan Solusi Konsensus Taproot

Buku kuning teknologi Konsensus Taproot menyatakan di awal bahwa sifat non-Turing lengkap dari jaringan Bitcoin membatasi kemampuannya untuk secara langsung menerapkan solusi Layer2 seperti Rollup Ethereum. Lapisan kontrak skrip jaringan Bitcoin hanya dapat melakukan operasi transfer sederhana dan tidak dapat mendukung fungsi kontrak pintar yang lebih kompleks. Oleh karena itu, membangun solusi ekstensi Layer2 hanya dari lapisan skrip Bitcoin tidak mungkin dilakukan.

Deskripsi ini merangkum dengan baik keterbatasan jaringan Bitcoin, menunjukkan bahwa arah yang benar untuk memperluas Bitcoin bukanlah dengan memodifikasi jaringan lapisan satu, melainkan memanfaatkan kemampuan Bitcoin yang ada untuk membangun solusi perluasan lapisan dua yang sepenuhnya terdesentralisasi.

Taproot Consensus adalah penggabungan teknologi Taproot Bitcoin (tanda tangan Schnorr dan MAST), node ringan SPV Bitcoin, dan mekanisme konsensus BFT PoS, yang membangun jaringan Layer2 yang terdesentralisasi dan sangat konsisten.

Tiga, Penjelasan Arsitektur Konsensus Taproot

Taproot Consensus terdiri dari tiga bagian: Schnorr+MAST, Bitcoin SPV, dan Aura+Grandpa.

Schnorr+MAST menggabungkan dua teknologi asli yang dibawa oleh pembaruan Taproot Bitcoin, untuk mewujudkan manajemen multi-tanda tangan terdesentralisasi Bitcoin, tanpa perlu tanda tangan manual, melainkan didorong oleh kode Bitcoin.

Kode ini didorong oleh konsensus yang dicapai oleh jaringan lapisan kedua. Cara jaringan lapisan kedua mencapai konsensus, dan bagaimana konsensus ini disinkronkan dengan lapisan pertama Bitcoin, diimplementasikan melalui konsensus Bitcoin SPV+BFT POS (Aura+Grandpa).

Bitcoin SPV adalah metode verifikasi pembayaran sederhana yang diusulkan oleh Satoshi Nakamoto, yang memungkinkan sinkronisasi dan verifikasi transaksi Bitcoin tanpa perlu menjalankan node penuh. Fitur ini memungkinkan Taproot Consensus untuk menyinkronkan status BTC dalam lingkungan yang sepenuhnya terdesentralisasi tanpa perlu izin.

Aura+Grandpa adalah protokol konsensus PoS tingkat lanjut yang mencapai toleransi kesalahan Byzantine, memastikan konsistensi tinggi antar node jaringan melalui protokol terdistribusi.

Prinsip kerja Taproot Consensus dapat dirangkum sebagai berikut:

Dalam sistem, setiap validator memegang kunci pribadi BTC untuk tanda tangan Schnorr. Karakteristik tanda tangan Schnorr memungkinkan untuk mencapai agregasi tanda tangan yang efisien, meningkatkan keamanan dan efisiensi sistem. Melalui kunci publik agregat Pagg yang dihasilkan oleh skema tanda tangan multi Musig2, terbentuklah pohon MAST besar.

Setelah nilai hash akar dari pohon MAST dihasilkan, validator melakukan transfer BTC dan operasi penyegelan ke alamat tanda tangan batas yang dihasilkan oleh pohon MAST, untuk mewujudkan fungsi pengiriman data dari jaringan utama BTC ke jaringan lapisan kedua. Sementara itu, setiap validator berfungsi sebagai node ringan SPV Bitcoin, yang dapat menyinkronkan status jaringan BTC dengan aman dan tanpa izin.

Singkatnya, Konsensus Taproot membangun manajemen multi-tanda tangan BTC terdesentralisasi di lapisan Bitcoin menggunakan Schnorr+MAST, dan dijalankan di jaringan node SPV Bitcoin di lapisan kedua. Contohnya BEVM, jaringan lapisan kedua BEVM sepenuhnya menjalankan node SPV Bitcoin, yang dapat menyinkronkan status data di lapisan Bitcoin, mewujudkan sinkronisasi informasi antara BEVM dan lapisan Bitcoin. Untuk memastikan keamanan dan kepercayaan jaringan lapisan kedua, BEVM mengintegrasikan jaringan node SPV Bitcoin dengan Aura+Grandpa, sehingga jaringan node SPV Bitcoin memiliki tingkat keamanan pada tingkat konsensus BFT. Ini berarti bahwa pengelola aset jaringan bukanlah beberapa orang multi-tanda tangan, tetapi bergantung pada konsensus BFT untuk mendorong, sehingga mewujudkan desentralisasi sejati.

Empat, detail teknis lain dari buku kuning

Selain kerangka teknis di atas, buku kuning Taproot Consensus juga menjelaskan secara rinci tentang implementasi teknik seperti tanda tangan Schnorr, MAST, node ringan SPV Bitcoin, Aura+Grandpa, dan lainnya. Bagi mereka yang ingin belajar dan memahami teknologi terbaru Bitcoin, buku kuning ini adalah sumber belajar yang komprehensif dan rinci.

Selain itu, buku kuning juga menjelaskan secara rinci proses implementasi Musig2, serta perbedaannya dengan proyek Layer2 BTC yang terkenal, Mezo.

Struktur teknologi dasar Mezo didasarkan pada protokol tBTC, memanfaatkan tanda tangan multi-bitcoin untuk membangun jaringan tanda tangan batas, yang memiliki konsistensi yang lebih kuat dibandingkan jaringan terdistribusi tradisional.

Namun, tBTC masih merupakan jaringan multi-tanda tangan yang memerlukan 9 tanda tangan. Untuk benar-benar mencapai ketergantungan pada konsensus daripada manusia, perlu menggabungkan jaringan multi-tanda tangan dengan mekanisme konsensus BFT PoS.

Rencana Konsensus Taproot mengadopsi desain yang lebih maju ini. Dengan menggabungkan tanda tangan Schnorr, MAST, node ringan SPV Bitcoin, serta mekanisme konsensus toleransi kesalahan Bizantium Aura dan Grandpa, dibangunlah sebuah solusi ekstensi Layer2 yang sangat konsisten dan aman. Penggabungan ini tidak hanya meningkatkan skalabilitas dan kegunaan jaringan Bitcoin, tetapi juga memastikan keamanan dan konsistensi jaringan lapisan kedua.

Ringkasan

Dokumen kuning teknis ini secara komprehensif menggambarkan rencana implementasi dan rincian teknis dari Taproot Consensus, menunjukkan solusi lapisan kedua yang sepenuhnya dibangun berdasarkan teknologi asli Bitcoin.

Taproot Consensus tidak hanya menghormati dan mewarisi arah teknologi asli Bitcoin, tetapi juga menggabungkan inovasi dari teknologi yang dihasilkan oleh setiap peningkatan Bitcoin, sehingga dapat dianggap sebagai karya agung dari teknologi perluasan asli Bitcoin.

Seiring dengan perkembangan ekosistem Bitcoin yang terus berlanjut, solusi lapisan kedua yang benar-benar terdesentralisasi akan menjadi jalan yang harus dilalui untuk perkembangan ekosistem Bitcoin, dan solusi seperti Taproot Consensus diharapkan akan bersinar di masa depan.