Nouvelle hauteur de la technologie d'extension native du Bitcoin : Analyse du livre blanc de la technologie Taproot Consensus
Introduction
Récemment, une équipe de développement de Layer2 Bitcoin a publié un livre blanc technique intitulé "Taproot Consensus : une solution BTC Layer2 décentralisée". Ce document décrit en détail la manière dont Taproot Consensus est mis en œuvre, ainsi que comment utiliser des technologies natives de Bitcoin telles que les signatures Schnorr, MAST, et les nœuds SPV Bitcoin pour construire une solution BTC Layer2 entièrement décentralisée.
La solution de consensus Taproot démontre une compréhension profonde et une application innovante des technologies d'extension natives de Bitcoin. Elle n'apporte aucune modification au code de Bitcoin, mais combine habilement plusieurs des technologies fondamentales de Bitcoin, avec une pensée claire et une structure raffinée.
Avant d'explorer en profondeur ce livre jaune, il est nécessaire de passer en revue l'évolution technique du Bitcoin afin de mieux comprendre comment le Consensus Taproot est né de l'évolution du Bitcoin.
I. Développement technologique du Bitcoin
31 octobre 2008
Le livre blanc de Bitcoin "Bitcoin : un système de cash électronique de pair à pair" a été publié, présentant pour la première fois la solution technique complète de Bitcoin.
Le chapitre huit du livre blanc présente la solution SPV (Simple Payment Verification), c'est-à-dire la vérification simple des paiements. Il s'agit d'une technique qui permet de vérifier les paiements sans avoir besoin d'exécuter un nœud complet Bitcoin, en ne conservant que l'en-tête de bloc.
3 janvier 2009
Le bloc de genèse de Bitcoin a été miné sur un petit serveur à Helsinki, marquant la naissance officielle de Bitcoin.
Il est à noter que Bitcoin a initialement utilisé la technologie de signature elliptique (ECDSA), plutôt que la technologie de signature Schnorr, qui est plus adaptée. Cela est dû au fait que la signature Schnorr n'était pas encore open source à l'époque et était encore protégée par un brevet.
La signature Schnorr conserve toutes les fonctionnalités et hypothèses de sécurité de la signature elliptique, tout en contournant la limitation selon laquelle Bitcoin ne peut réaliser qu'un maximum de 15 signatures multiples sous la signature elliptique, permettant finalement la gestion conjointe de plus de 1000 adresses de Bitcoin sans affecter la vitesse de signature.
2018
Après des années de validation, les développeurs principaux de Bitcoin ont officiellement proposé d'introduire les signatures Schnorr dans le réseau Bitcoin.
14 novembre 2021
Bitcoin a terminé la mise à niveau Taproot, les signatures Schnorr sont désormais officiellement intégrées au réseau Bitcoin, ouvrant une nouvelle ère de multi-signatures décentralisées.
En plus de la signature Schnorr, la mise à niveau Taproot a également introduit MAST (Merkelized Abstract Syntax Trees), c'est-à-dire les arbres de syntaxe abstraite de Merkle. Cette technologie confère à Bitcoin des fonctionnalités similaires aux contrats intelligents en organisant la logique contractuelle avec plusieurs branches conditionnelles sous forme d'arbre de Merkle.
La signature Schnorr peut étendre les adresses multi-signatures de Bitcoin à plus de 1000, tandis que MAST peut activer les adresses de signature Schnorr pour multi-signatures via des programmes Bitcoin. Ainsi, la combinaison de la signature Schnorr et de MAST permet de créer un réseau de multi-signatures décentralisé pour Bitcoin, qui ne nécessite pas de signatures manuelles mais est piloté par des instructions de code Bitcoin.
Cela signifie que le Bitcoin peut dépasser les limites d'un niveau de manière décentralisée, permettant des scénarios commerciaux plus complexes et plus riches au niveau deux.
La solution Taproot Consensus est en effet le couronnement de 13 années d'itérations technologiques sur Bitcoin.
Deuxième point, aperçu de la solution de consensus Taproot
Le livre blanc de la technologie Taproot Consensus souligne dès le début : la nature non Turing-complete du réseau Bitcoin limite sa capacité à réaliser directement des solutions d'extension Layer2 similaires aux Rollups d'Ethereum. La couche de contrat script du réseau Bitcoin ne peut effectuer que des opérations de transfert simples et ne peut pas prendre en charge des fonctionnalités de contrat intelligent plus complexes. Par conséquent, il n'est pas possible de construire une solution d'extension Layer2 uniquement à partir de la couche de script de Bitcoin.
Ce passage résume de manière concise la non-complétude de Turing du réseau Bitcoin, ainsi que la limitation des contrats script de Bitcoin qui ne peuvent exécuter que des opérations de transfert de Bitcoin. Ainsi, la bonne direction pour l'extension de Bitcoin n'est pas de travailler sur le réseau de première couche de Bitcoin, mais d'utiliser les capacités existantes de Bitcoin pour construire une solution d'extension de deuxième couche entièrement décentralisée.
Taproot Consensus intègre la technologie Taproot de Bitcoin (signatures Schnorr et MAST), les nœuds légers SPV de Bitcoin et le mécanisme de consensus BFT PoS pour construire un réseau Layer2 décentralisé et hautement cohérent.
Trois, explication détaillée de l'architecture du consensus Taproot
Le consensus Taproot est composé de trois parties : Schnorr+Mast, Bitcoin SPV et Aura+Grandpa.
Schnorr+Mast utilise ces deux grandes technologies natives apportées par la mise à niveau Taproot de Bitcoin pour combiner et réaliser la gestion décentralisée des signatures multiples de Bitcoin, sans nécessiter de signatures manuelles, mais plutôt en étant pilotée par le code de Bitcoin.
Ces codes sont pilotés par le consensus atteint par le réseau de deuxième couche.
Comment les réseaux de couche 2 parviennent-ils à un consensus, et comment ce consensus est-il synchronisé avec l'état de la couche 1 de Bitcoin ?
C'est le rôle du consensus Bitcoin SPV+BFT POS (Aura+Grandpa).
Bitcoin SPV est une méthode de vérification de paiement simplifiée qui permet de synchroniser et de vérifier les transactions Bitcoin sans avoir besoin d'exécuter un nœud complet. Cette caractéristique permet au consensus Taproot de synchroniser l'état des BTC dans un environnement totalement décentralisé, sans aucune autorisation.
Aura+Grandpa est un protocole de consensus PoS avancé qui permet de réaliser une tolérance aux pannes byzantines, garantissant une forte cohérence entre les nœuds du réseau grâce à un protocole distribué.
Taproot Consensus fonctionnement en trois parties :
Dans le système, chaque validateur détient une clé privée BTC pour la signature Schnorr. Les caractéristiques de la signature Schnorr permettent d'atteindre une agrégation de signatures efficace, améliorant ainsi la sécurité et l'efficacité du système. La clé publique agrégée Pagg générée par le schéma de signature multiple Musig2 forme un grand arbre MAST (Merkle Abstract Syntax Tree).
Après la génération de la valeur de hachage racine de l'arbre MAST, les validateurs effectuent des transferts de BTC et des opérations de gravure vers l'adresse de signature de seuil générée par l'arbre MAST, réalisant ainsi la fonction de soumission de données du réseau principal BTC vers le réseau de deuxième couche. En même temps, chaque validateur agit comme un nœud léger SPV (Simplified Payment Verification) de Bitcoin, ce qui lui permet de synchroniser l'état du réseau BTC de manière sécurisée et sans autorisation.
En résumé :
Taproot Consensus utilise Schnorr+Mast pour construire une gestion décentralisée des multi-signatures BTC au niveau de la première couche de Bitcoin, tandis que le réseau de nœuds SPV Bitcoin fonctionne au niveau de la seconde couche. L'ensemble du réseau de la seconde couche fonctionne avec des nœuds SPV Bitcoin, qui peuvent synchroniser l'état des données de la première couche de Bitcoin, permettant ainsi la synchronisation des informations entre la seconde couche et la première couche de Bitcoin. Pour garantir la sécurité et la fiabilité de la seconde couche, Taproot Consensus intègre le réseau de nœuds SPV Bitcoin avec Aura+Grandpa, conférant au réseau de nœuds SPV Bitcoin un niveau de sécurité au niveau du consensus BFT. Cela signifie que la gestion des actifs du réseau de la seconde couche n'est pas assurée par certains multi-signataires, mais repose sur le consensus BFT pour fonctionner, réalisant ainsi une véritable décentralisation.
Quatre, autres détails techniques du livre jaune
En plus du cadre technique mentionné ci-dessus, le livre blanc Taproot Consensus explique également en détail les spécificités de mise en œuvre des technologies telles que les signatures Schnorr, MAST, les nœuds légers PSV Bitcoin, Aura+Grandpa, etc. Pour ceux qui souhaitent apprendre et comprendre les dernières technologies Bitcoin, ce livre blanc est une ressource d'apprentissage complète et détaillée.
De plus, le livre jaune explique en détail le processus de mise en œuvre de Musig2, ainsi que la différence avec les solutions techniques d'autres projets BTC Layer2.
Certain projets reposent sur une structure technique sous-jacente basée sur le protocole tBTC. tBTC utilise le multi-signature de Bitcoin pour construire un réseau de signatures de seuil, cette structure présente une cohérence plus forte par rapport aux réseaux distribués traditionnels.
Cependant, tBTC reste un réseau multi-signatures nécessitant plusieurs signatures. Pour réaliser véritablement un système qui ne repose pas sur des individus mais sur un consensus, il est nécessaire de combiner le réseau multi-signatures avec le mécanisme de consensus BFT PoS (preuve de participation tolérante aux fautes byzantines). C'est aussi la différence entre les réseaux distribués et la blockchain : les réseaux distribués mettent l'accent sur la distribution, mais manquent d'un consensus tolérant aux fautes byzantines, tandis que la blockchain, bien qu'étant également un réseau distribué, repose sur un consensus tolérant aux fautes byzantines pour fonctionner, et constitue donc un réseau véritablement décentralisé.
Le plan de consensus Taproot adopte une conception plus avancée. En combinant les signatures Schnorr, MAST, les nœuds légers SPV de Bitcoin et les mécanismes de consensus tolérants aux pannes byzantines Aura et Grandpa, il construit une solution d'extensibilité décentralisée de Layer2 hautement cohérente et sécurisée. Cette fusion améliore non seulement l'évolutivité et l'utilisabilité du réseau Bitcoin, mais garantit également la sécurité et la cohérence du réseau de deuxième couche.
Résumé
Ce livre blanc technique décrit de manière systématique et complète le plan de mise en œuvre et les détails techniques du Consensus Taproot, présentant une solution de couche deux Bitcoin entièrement construite sur la technologie native de Bitcoin.
Taproot Consensus respecte et hérite non seulement de la direction technique originale de Bitcoin, mais intègre également les innovations combinées issues des mises à jour successives de Bitcoin, représentant ainsi le véritable aboutissement de la technologie d'extension native de Bitcoin.
Avec le développement continu de l'écosystème Bitcoin, les gens réaliseront progressivement que la véritable solution de deuxième couche décentralisée pour Bitcoin est un passage obligé pour le développement de l'écosystème Bitcoin, et que des solutions comme Taproot Consensus joueront un rôle important à l'avenir.
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BearMarketSunriser
· 07-23 11:09
Layer2 est le meilleur au monde
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SlowLearnerWang
· 07-23 01:50
Ah, tant de nouveaux termes, c'est épuisant.
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ETHReserveBank
· 07-22 23:27
Encore des techniques sophistiquées à la noix.
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ProbablyNothing
· 07-22 22:55
La technologie a vraiment progressé, c'est de niveau bull.
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Rugman_Walking
· 07-21 01:41
Encore jouer avec layer2.
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PrivacyMaximalist
· 07-21 01:41
Je meurs de rire, même L2 est compris.
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CryptoSurvivor
· 07-21 01:23
Le livre jaune est moins bon que l'adresse blanche.
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LiquidatorFlash
· 07-21 01:12
Un autre Layer2 ? Quel est le seuil de taux de garantie ?
Analyse du livre jaune sur le consensus Taproot : une innovation révolutionnaire de la technologie Layer2 native de Bitcoin
Nouvelle hauteur de la technologie d'extension native du Bitcoin : Analyse du livre blanc de la technologie Taproot Consensus
Introduction
Récemment, une équipe de développement de Layer2 Bitcoin a publié un livre blanc technique intitulé "Taproot Consensus : une solution BTC Layer2 décentralisée". Ce document décrit en détail la manière dont Taproot Consensus est mis en œuvre, ainsi que comment utiliser des technologies natives de Bitcoin telles que les signatures Schnorr, MAST, et les nœuds SPV Bitcoin pour construire une solution BTC Layer2 entièrement décentralisée.
La solution de consensus Taproot démontre une compréhension profonde et une application innovante des technologies d'extension natives de Bitcoin. Elle n'apporte aucune modification au code de Bitcoin, mais combine habilement plusieurs des technologies fondamentales de Bitcoin, avec une pensée claire et une structure raffinée.
Avant d'explorer en profondeur ce livre jaune, il est nécessaire de passer en revue l'évolution technique du Bitcoin afin de mieux comprendre comment le Consensus Taproot est né de l'évolution du Bitcoin.
I. Développement technologique du Bitcoin
31 octobre 2008
Le livre blanc de Bitcoin "Bitcoin : un système de cash électronique de pair à pair" a été publié, présentant pour la première fois la solution technique complète de Bitcoin.
Le chapitre huit du livre blanc présente la solution SPV (Simple Payment Verification), c'est-à-dire la vérification simple des paiements. Il s'agit d'une technique qui permet de vérifier les paiements sans avoir besoin d'exécuter un nœud complet Bitcoin, en ne conservant que l'en-tête de bloc.
3 janvier 2009
Le bloc de genèse de Bitcoin a été miné sur un petit serveur à Helsinki, marquant la naissance officielle de Bitcoin.
Il est à noter que Bitcoin a initialement utilisé la technologie de signature elliptique (ECDSA), plutôt que la technologie de signature Schnorr, qui est plus adaptée. Cela est dû au fait que la signature Schnorr n'était pas encore open source à l'époque et était encore protégée par un brevet.
La signature Schnorr conserve toutes les fonctionnalités et hypothèses de sécurité de la signature elliptique, tout en contournant la limitation selon laquelle Bitcoin ne peut réaliser qu'un maximum de 15 signatures multiples sous la signature elliptique, permettant finalement la gestion conjointe de plus de 1000 adresses de Bitcoin sans affecter la vitesse de signature.
2018
Après des années de validation, les développeurs principaux de Bitcoin ont officiellement proposé d'introduire les signatures Schnorr dans le réseau Bitcoin.
14 novembre 2021
Bitcoin a terminé la mise à niveau Taproot, les signatures Schnorr sont désormais officiellement intégrées au réseau Bitcoin, ouvrant une nouvelle ère de multi-signatures décentralisées.
En plus de la signature Schnorr, la mise à niveau Taproot a également introduit MAST (Merkelized Abstract Syntax Trees), c'est-à-dire les arbres de syntaxe abstraite de Merkle. Cette technologie confère à Bitcoin des fonctionnalités similaires aux contrats intelligents en organisant la logique contractuelle avec plusieurs branches conditionnelles sous forme d'arbre de Merkle.
La signature Schnorr peut étendre les adresses multi-signatures de Bitcoin à plus de 1000, tandis que MAST peut activer les adresses de signature Schnorr pour multi-signatures via des programmes Bitcoin. Ainsi, la combinaison de la signature Schnorr et de MAST permet de créer un réseau de multi-signatures décentralisé pour Bitcoin, qui ne nécessite pas de signatures manuelles mais est piloté par des instructions de code Bitcoin.
Cela signifie que le Bitcoin peut dépasser les limites d'un niveau de manière décentralisée, permettant des scénarios commerciaux plus complexes et plus riches au niveau deux.
La solution Taproot Consensus est en effet le couronnement de 13 années d'itérations technologiques sur Bitcoin.
Deuxième point, aperçu de la solution de consensus Taproot
Le livre blanc de la technologie Taproot Consensus souligne dès le début : la nature non Turing-complete du réseau Bitcoin limite sa capacité à réaliser directement des solutions d'extension Layer2 similaires aux Rollups d'Ethereum. La couche de contrat script du réseau Bitcoin ne peut effectuer que des opérations de transfert simples et ne peut pas prendre en charge des fonctionnalités de contrat intelligent plus complexes. Par conséquent, il n'est pas possible de construire une solution d'extension Layer2 uniquement à partir de la couche de script de Bitcoin.
Ce passage résume de manière concise la non-complétude de Turing du réseau Bitcoin, ainsi que la limitation des contrats script de Bitcoin qui ne peuvent exécuter que des opérations de transfert de Bitcoin. Ainsi, la bonne direction pour l'extension de Bitcoin n'est pas de travailler sur le réseau de première couche de Bitcoin, mais d'utiliser les capacités existantes de Bitcoin pour construire une solution d'extension de deuxième couche entièrement décentralisée.
Taproot Consensus intègre la technologie Taproot de Bitcoin (signatures Schnorr et MAST), les nœuds légers SPV de Bitcoin et le mécanisme de consensus BFT PoS pour construire un réseau Layer2 décentralisé et hautement cohérent.
Trois, explication détaillée de l'architecture du consensus Taproot
Le consensus Taproot est composé de trois parties : Schnorr+Mast, Bitcoin SPV et Aura+Grandpa.
Schnorr+Mast utilise ces deux grandes technologies natives apportées par la mise à niveau Taproot de Bitcoin pour combiner et réaliser la gestion décentralisée des signatures multiples de Bitcoin, sans nécessiter de signatures manuelles, mais plutôt en étant pilotée par le code de Bitcoin.
Ces codes sont pilotés par le consensus atteint par le réseau de deuxième couche.
Comment les réseaux de couche 2 parviennent-ils à un consensus, et comment ce consensus est-il synchronisé avec l'état de la couche 1 de Bitcoin ?
C'est le rôle du consensus Bitcoin SPV+BFT POS (Aura+Grandpa).
Bitcoin SPV est une méthode de vérification de paiement simplifiée qui permet de synchroniser et de vérifier les transactions Bitcoin sans avoir besoin d'exécuter un nœud complet. Cette caractéristique permet au consensus Taproot de synchroniser l'état des BTC dans un environnement totalement décentralisé, sans aucune autorisation.
Aura+Grandpa est un protocole de consensus PoS avancé qui permet de réaliser une tolérance aux pannes byzantines, garantissant une forte cohérence entre les nœuds du réseau grâce à un protocole distribué.
Taproot Consensus fonctionnement en trois parties :
Dans le système, chaque validateur détient une clé privée BTC pour la signature Schnorr. Les caractéristiques de la signature Schnorr permettent d'atteindre une agrégation de signatures efficace, améliorant ainsi la sécurité et l'efficacité du système. La clé publique agrégée Pagg générée par le schéma de signature multiple Musig2 forme un grand arbre MAST (Merkle Abstract Syntax Tree).
Après la génération de la valeur de hachage racine de l'arbre MAST, les validateurs effectuent des transferts de BTC et des opérations de gravure vers l'adresse de signature de seuil générée par l'arbre MAST, réalisant ainsi la fonction de soumission de données du réseau principal BTC vers le réseau de deuxième couche. En même temps, chaque validateur agit comme un nœud léger SPV (Simplified Payment Verification) de Bitcoin, ce qui lui permet de synchroniser l'état du réseau BTC de manière sécurisée et sans autorisation.
En résumé :
Taproot Consensus utilise Schnorr+Mast pour construire une gestion décentralisée des multi-signatures BTC au niveau de la première couche de Bitcoin, tandis que le réseau de nœuds SPV Bitcoin fonctionne au niveau de la seconde couche. L'ensemble du réseau de la seconde couche fonctionne avec des nœuds SPV Bitcoin, qui peuvent synchroniser l'état des données de la première couche de Bitcoin, permettant ainsi la synchronisation des informations entre la seconde couche et la première couche de Bitcoin. Pour garantir la sécurité et la fiabilité de la seconde couche, Taproot Consensus intègre le réseau de nœuds SPV Bitcoin avec Aura+Grandpa, conférant au réseau de nœuds SPV Bitcoin un niveau de sécurité au niveau du consensus BFT. Cela signifie que la gestion des actifs du réseau de la seconde couche n'est pas assurée par certains multi-signataires, mais repose sur le consensus BFT pour fonctionner, réalisant ainsi une véritable décentralisation.
Quatre, autres détails techniques du livre jaune
En plus du cadre technique mentionné ci-dessus, le livre blanc Taproot Consensus explique également en détail les spécificités de mise en œuvre des technologies telles que les signatures Schnorr, MAST, les nœuds légers PSV Bitcoin, Aura+Grandpa, etc. Pour ceux qui souhaitent apprendre et comprendre les dernières technologies Bitcoin, ce livre blanc est une ressource d'apprentissage complète et détaillée.
De plus, le livre jaune explique en détail le processus de mise en œuvre de Musig2, ainsi que la différence avec les solutions techniques d'autres projets BTC Layer2.
Certain projets reposent sur une structure technique sous-jacente basée sur le protocole tBTC. tBTC utilise le multi-signature de Bitcoin pour construire un réseau de signatures de seuil, cette structure présente une cohérence plus forte par rapport aux réseaux distribués traditionnels.
Cependant, tBTC reste un réseau multi-signatures nécessitant plusieurs signatures. Pour réaliser véritablement un système qui ne repose pas sur des individus mais sur un consensus, il est nécessaire de combiner le réseau multi-signatures avec le mécanisme de consensus BFT PoS (preuve de participation tolérante aux fautes byzantines). C'est aussi la différence entre les réseaux distribués et la blockchain : les réseaux distribués mettent l'accent sur la distribution, mais manquent d'un consensus tolérant aux fautes byzantines, tandis que la blockchain, bien qu'étant également un réseau distribué, repose sur un consensus tolérant aux fautes byzantines pour fonctionner, et constitue donc un réseau véritablement décentralisé.
Le plan de consensus Taproot adopte une conception plus avancée. En combinant les signatures Schnorr, MAST, les nœuds légers SPV de Bitcoin et les mécanismes de consensus tolérants aux pannes byzantines Aura et Grandpa, il construit une solution d'extensibilité décentralisée de Layer2 hautement cohérente et sécurisée. Cette fusion améliore non seulement l'évolutivité et l'utilisabilité du réseau Bitcoin, mais garantit également la sécurité et la cohérence du réseau de deuxième couche.
Résumé
Ce livre blanc technique décrit de manière systématique et complète le plan de mise en œuvre et les détails techniques du Consensus Taproot, présentant une solution de couche deux Bitcoin entièrement construite sur la technologie native de Bitcoin.
Taproot Consensus respecte et hérite non seulement de la direction technique originale de Bitcoin, mais intègre également les innovations combinées issues des mises à jour successives de Bitcoin, représentant ainsi le véritable aboutissement de la technologie d'extension native de Bitcoin.
Avec le développement continu de l'écosystème Bitcoin, les gens réaliseront progressivement que la véritable solution de deuxième couche décentralisée pour Bitcoin est un passage obligé pour le développement de l'écosystème Bitcoin, et que des solutions comme Taproot Consensus joueront un rôle important à l'avenir.