Evolución técnica de Bitcoin y análisis completo de la solución de consenso Taproot
El 20 de mayo de 2024, un equipo de desarrollo de Layer2 de Bitcoin publicó un libro blanco técnico titulado "Taproot Consensus: una solución BTC Layer2 descentralizada". El documento detalla el mecanismo de implementación de Taproot Consensus, así como la forma de integrar firmas Schnorr, MAST, nodos SPV de Bitcoin y otras tecnologías nativas de Bitcoin para construir una solución BTC Layer2 completamente descentralizada.
Al leer el texto completo, se puede sentir que la propuesta de consenso Taproot de este equipo es una obra maestra de la tecnología de expansión nativa de Bitcoin. No ha realizado ninguna modificación al código de Bitcoin, sino que ha combinado de manera ingeniosa varias tecnologías centrales de Bitcoin, con una clara línea de pensamiento y una estructura elaborada.
Antes de analizar en profundidad el libro amarillo, es necesario revisar el desarrollo técnico del Bitcoin para entender cómo surgió el Consenso Taproot en el proceso de evolución del Bitcoin.
I. Historia del desarrollo tecnológico de Bitcoin
El 31 de octubre de 2008, Satoshi Nakamoto publicó un artículo titulado "Bitcoin: un sistema de efectivo electrónico de igual a igual", en el que presentó por primera vez el plan de implementación técnica de Bitcoin. En el capítulo ocho del artículo, Satoshi Nakamoto introdujo una solución llamada SPV (Simple Payment Verification), es decir, Verificación Simple de Pagos, que es un método técnico para verificar pagos sin necesidad de ejecutar un nodo completo de Bitcoin, solo conservando los encabezados de bloque.
El 3 de enero de 2009, Satoshi Nakamoto minó el bloque génesis en un pequeño servidor en Helsinki, marcando el nacimiento oficial de Bitcoin. Cabe destacar que en el código oficial de Bitcoin, Satoshi Nakamoto utilizó la tecnología de firma de curva elíptica (ECDSA), en lugar de la tecnología de firma de Schnorr, que es más adecuada para Bitcoin. Esto se debe a que en ese momento, la firma de Schnorr aún no había sido de código abierto y seguía bajo protección de patente, por lo que Satoshi Nakamoto solo pudo elegir la firma de curva elíptica que ya estaba disponible como código abierto.
La firma Schnorr conserva todas las funciones y supuestos de seguridad de la firma de curva elíptica, al mismo tiempo que supera la limitación de que en el marco de la firma de curva elíptica, Bitcoin solo puede lograr hasta 15 firmas múltiples, permitiendo finalmente la gestión conjunta de más de 1000 direcciones de Bitcoin sin afectar la velocidad de la firma.
En 2018, después de años de validación repetida, los desarrolladores principales de Bitcoin, como Gregory Maxwell, propusieron oficialmente el BIP, sugiriendo la introducción de firmas Schnorr en la red Bitcoin.
El 14 de noviembre de 2021, Bitcoin completó la actualización de Taproot, y las firmas Schnorr fueron oficialmente incorporadas a la red de Bitcoin, marcando el inicio de una nueva era de múltiples firmas descentralizadas.
Además de las firmas Schnorr, la actualización de Taproot también introduce MAST (Merkelized Abstract Syntax Trees), es decir, árboles de sintaxis abstracta de Merkle, que es una tecnología que permite a Bitcoin tener funciones similares a contratos inteligentes. Esto se logra organizando la lógica del contrato con múltiples ramificaciones condicionales en forma de un árbol de Merkle, lo que permite que el código de Bitcoin satisfaga necesidades funcionales similares a las de los contratos inteligentes (pero limitadas a la verificación de pagos de Bitcoin, a diferencia de los complejos contratos inteligentes de Ethereum).
La firma Schnorr puede aumentar el número de direcciones de múltiples firmas de Bitcoin a más de 1000, y MAST puede impulsar direcciones de firma Schnorr para múltiples firmas a través de programas de Bitcoin. Por lo tanto, la firma Schnorr + MAST puede lograr una red de múltiples firmas descentralizada de Bitcoin que no requiere que una persona firme, sino que es impulsada por instrucciones de código de Bitcoin.
Esto significa que Bitcoin puede superar una capa de limitaciones de manera descentralizada, permitiendo así la implementación de escenarios de negocio más complejos y ricos en la segunda capa.
Y la solución de consenso Taproot propuesta por este equipo de desarrollo es la culminación de la iteración tecnológica del Bitcoin durante estos 13 años, desde 2008 hasta 2021.
Dos, resumen de la solución de consenso Taproot
El libro blanco de la tecnología Taproot Consensus comienza señalando: "La naturaleza no Turing completa de la red Bitcoin limita su capacidad para implementar directamente soluciones de escalado de Layer2 similares a las Rollup de Ethereum. La capa de contratos de script de la red Bitcoin solo puede realizar operaciones de transferencia simples y no puede soportar funciones de contratos inteligentes más complejas. Por lo tanto, no es viable construir soluciones de escalado de Layer2 únicamente desde la capa de script de Bitcoin."
Esta descripción resume de manera concisa la no completitud de Turing de la red Bitcoin, así como la característica de que los contratos de script de Bitcoin solo pueden realizar operaciones de transferencia de Bitcoin. Por lo tanto, la dirección correcta para la expansión de Bitcoin no es hacer cambios en una red de capa uno, sino aprovechar las capacidades existentes de Bitcoin para construir una solución de expansión de capa dos completamente descentralizada.
Taproot Consensus es la fusión de la tecnología Taproot de Bitcoin (firmas Schnorr y MAST), nodos ligeros SPV de Bitcoin y el mecanismo de consenso BFT PoS, construyendo una red Layer2 descentralizada y altamente consistente.
Tres, explicación detallada de la arquitectura del consenso Taproot
El consenso de Taproot se compone de tres partes: Schnorr+MAST, Bitcoin SPV y Aura+Grandpa.
La combinación de Schnorr+MAST puede lograr la gestión de múltiples firmas descentralizada de Bitcoin, y no necesita la intervención de una persona para firmar, sino que utiliza el código de Bitcoin para impulsarlo.
Este código es impulsado por el consenso alcanzado por la red de segunda capa. Cómo la red de segunda capa alcanza el consenso y cómo este consenso se sincroniza con el estado de la capa uno de Bitcoin se logra a través del consenso Bitcoin SPV+BFT POS (Aura+Grandpa).
Bitcoin SPV es un método de verificación de pagos simplificado propuesto por Satoshi Nakamoto, que permite sincronizar y verificar transacciones de Bitcoin sin ejecutar un nodo completo. Esta característica permite que el Consenso Taproot sincronice el estado de BTC en un entorno completamente descentralizado, sin necesidad de ningún tipo de permiso.
Aura+Grandpa es un protocolo de consenso PoS avanzado comúnmente utilizado para lograr tolerancia a fallos bizantinos, asegurando una alta consistencia entre los nodos de la red a través de un protocolo distribuido.
Resumen del principio de funcionamiento de las tres partes de Taproot Consensus:
En este sistema, cada validador posee una clave privada de BTC para firmas Schnorr. Las características de las firmas Schnorr permiten lograr una agregación de firmas eficiente, mejorando así la seguridad y la eficiencia del sistema. La clave pública agregada Pagg generada a través del esquema de firma múltiple Musig2 forma un gran árbol MAST.
Después de que se genere el valor hash raíz del árbol MAST, los validadores realizan transferencias de BTC y operaciones de grabado a la dirección de firma umbral generada por el árbol MAST, logrando así la función de enviar datos de la red principal de BTC a la red de segunda capa. Al mismo tiempo, cada validador actúa como un nodo ligero SPV de Bitcoin, lo que le permite sincronizar de manera segura y sin permisos el estado de la red BTC.
En resumen, el Consenso Taproot utiliza Schnorr+MAST en la capa de Bitcoin para construir una gestión descentralizada de múltiples firmas de BTC, y la segunda capa opera una red de nodos SPV de Bitcoin. Tomando como ejemplo un proyecto, toda su red de segunda capa funciona con nodos SPV de Bitcoin, los cuales pueden sincronizar el estado de los datos de la capa de Bitcoin, permitiendo así que la información de la segunda capa y de la capa de Bitcoin esté sincronizada. Para garantizar la seguridad y confiabilidad de la red de segunda capa, el proyecto integra la red de nodos SPV de Bitcoin con Aura+Grandpa, es decir, permite que la red de nodos SPV de Bitcoin tenga un nivel de seguridad en el ámbito del consenso BFT. Esto significa que no son ciertos firmantes múltiples los que gestionan los activos de la red de segunda capa, sino que se basa en el consenso BFT para impulsar, logrando así una verdadera descentralización.
Cuatro, otros detalles técnicos del libro amarillo
Además del marco técnico mencionado, el libro blanco de Taproot Consensus también explica en detalle la implementación de técnicas como las firmas Schnorr, MAST, nodos ligeros SPV de Bitcoin, Aura+Grandpa, entre otros. Para aquellos que desean aprender y conocer las últimas tecnologías de Bitcoin, este libro blanco es un material de estudio muy completo y detallado.
Además, el libro amarillo también explica en detalle el proceso de implementación de Musig2 y las diferencias con otro conocido proyecto de BTC Layer2.
La estructura técnica subyacente de este proyecto se basa en el protocolo tBTC. tBTC utiliza múltiples firmas de Bitcoin para construir una red de firma umbral, que tiene una mayor consistencia en comparación con las redes distribuidas tradicionales.
Sin embargo, tBTC sigue siendo una red de múltiples firmas que requiere 9 firmas. Para lograr verdaderamente un sistema que no dependa de personas, sino que sea impulsado por el consenso, es necesario combinar la red de múltiples firmas con el mecanismo de consenso BFT PoS (Prueba de Participación Tolerante a Byzantine). Esta es también la diferencia entre redes distribuidas y blockchain; las redes distribuidas enfatizan la distribución, pero carecen de un consenso tolerante a Byzantine, mientras que la blockchain, aunque también es una red distribuida, se basa en el consenso tolerante a Byzantine para funcionar, por lo que es una red verdaderamente descentralizada.
El esquema de consenso Taproot ha adoptado este diseño más avanzado. Al combinar las firmas Schnorr, MAST, los nodos ligeros SPV de Bitcoin y los mecanismos de consenso de tolerancia a fallos bizantinos Aura y Grandpa, se ha construido una solución de escalado descentralizado Layer2 de alta consistencia y seguridad. Esta fusión no solo mejora la escalabilidad y la usabilidad de la red Bitcoin, sino que también garantiza la seguridad y la consistencia de la red de segunda capa.
Resumen
Este libro blanco técnico describe de manera sistemática y completa el plan de implementación y los detalles técnicos del Consenso Taproot, mostrándonos una solución de segunda capa de Bitcoin completamente construida sobre la tecnología nativa de Bitcoin.
Taproot Consensus no solo respeta y hereda la dirección técnica original de Bitcoin, sino que también combina las innovaciones tecnológicas que han surgido de las diversas actualizaciones de Bitcoin, siendo una verdadera obra maestra de la tecnología de expansión nativa de Bitcoin.
A medida que el ecosistema de Bitcoin continúa desarrollándose, las personas comenzarán a darse cuenta de que las verdaderas soluciones de segunda capa descentralizadas para Bitcoin son el camino inevitable para el desarrollo del ecosistema de Bitcoin, y soluciones como Taproot Consensus brillarán en el futuro.
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VitaliksTwin
· Hace10m
Está bastante alcista, se resuelven problemas con la tecnología actual.
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FlashLoanLord
· 08-15 19:44
¡Confiable! Este modo de juego TC realmente tiene algo.
Taproot Consensus: la solución Layer2 que es la culminación de la tecnología nativa de Bitcoin.
Evolución técnica de Bitcoin y análisis completo de la solución de consenso Taproot
El 20 de mayo de 2024, un equipo de desarrollo de Layer2 de Bitcoin publicó un libro blanco técnico titulado "Taproot Consensus: una solución BTC Layer2 descentralizada". El documento detalla el mecanismo de implementación de Taproot Consensus, así como la forma de integrar firmas Schnorr, MAST, nodos SPV de Bitcoin y otras tecnologías nativas de Bitcoin para construir una solución BTC Layer2 completamente descentralizada.
Al leer el texto completo, se puede sentir que la propuesta de consenso Taproot de este equipo es una obra maestra de la tecnología de expansión nativa de Bitcoin. No ha realizado ninguna modificación al código de Bitcoin, sino que ha combinado de manera ingeniosa varias tecnologías centrales de Bitcoin, con una clara línea de pensamiento y una estructura elaborada.
Antes de analizar en profundidad el libro amarillo, es necesario revisar el desarrollo técnico del Bitcoin para entender cómo surgió el Consenso Taproot en el proceso de evolución del Bitcoin.
I. Historia del desarrollo tecnológico de Bitcoin
El 31 de octubre de 2008, Satoshi Nakamoto publicó un artículo titulado "Bitcoin: un sistema de efectivo electrónico de igual a igual", en el que presentó por primera vez el plan de implementación técnica de Bitcoin. En el capítulo ocho del artículo, Satoshi Nakamoto introdujo una solución llamada SPV (Simple Payment Verification), es decir, Verificación Simple de Pagos, que es un método técnico para verificar pagos sin necesidad de ejecutar un nodo completo de Bitcoin, solo conservando los encabezados de bloque.
El 3 de enero de 2009, Satoshi Nakamoto minó el bloque génesis en un pequeño servidor en Helsinki, marcando el nacimiento oficial de Bitcoin. Cabe destacar que en el código oficial de Bitcoin, Satoshi Nakamoto utilizó la tecnología de firma de curva elíptica (ECDSA), en lugar de la tecnología de firma de Schnorr, que es más adecuada para Bitcoin. Esto se debe a que en ese momento, la firma de Schnorr aún no había sido de código abierto y seguía bajo protección de patente, por lo que Satoshi Nakamoto solo pudo elegir la firma de curva elíptica que ya estaba disponible como código abierto.
La firma Schnorr conserva todas las funciones y supuestos de seguridad de la firma de curva elíptica, al mismo tiempo que supera la limitación de que en el marco de la firma de curva elíptica, Bitcoin solo puede lograr hasta 15 firmas múltiples, permitiendo finalmente la gestión conjunta de más de 1000 direcciones de Bitcoin sin afectar la velocidad de la firma.
En 2018, después de años de validación repetida, los desarrolladores principales de Bitcoin, como Gregory Maxwell, propusieron oficialmente el BIP, sugiriendo la introducción de firmas Schnorr en la red Bitcoin.
El 14 de noviembre de 2021, Bitcoin completó la actualización de Taproot, y las firmas Schnorr fueron oficialmente incorporadas a la red de Bitcoin, marcando el inicio de una nueva era de múltiples firmas descentralizadas.
Además de las firmas Schnorr, la actualización de Taproot también introduce MAST (Merkelized Abstract Syntax Trees), es decir, árboles de sintaxis abstracta de Merkle, que es una tecnología que permite a Bitcoin tener funciones similares a contratos inteligentes. Esto se logra organizando la lógica del contrato con múltiples ramificaciones condicionales en forma de un árbol de Merkle, lo que permite que el código de Bitcoin satisfaga necesidades funcionales similares a las de los contratos inteligentes (pero limitadas a la verificación de pagos de Bitcoin, a diferencia de los complejos contratos inteligentes de Ethereum).
La firma Schnorr puede aumentar el número de direcciones de múltiples firmas de Bitcoin a más de 1000, y MAST puede impulsar direcciones de firma Schnorr para múltiples firmas a través de programas de Bitcoin. Por lo tanto, la firma Schnorr + MAST puede lograr una red de múltiples firmas descentralizada de Bitcoin que no requiere que una persona firme, sino que es impulsada por instrucciones de código de Bitcoin.
Esto significa que Bitcoin puede superar una capa de limitaciones de manera descentralizada, permitiendo así la implementación de escenarios de negocio más complejos y ricos en la segunda capa.
Y la solución de consenso Taproot propuesta por este equipo de desarrollo es la culminación de la iteración tecnológica del Bitcoin durante estos 13 años, desde 2008 hasta 2021.
Dos, resumen de la solución de consenso Taproot
El libro blanco de la tecnología Taproot Consensus comienza señalando: "La naturaleza no Turing completa de la red Bitcoin limita su capacidad para implementar directamente soluciones de escalado de Layer2 similares a las Rollup de Ethereum. La capa de contratos de script de la red Bitcoin solo puede realizar operaciones de transferencia simples y no puede soportar funciones de contratos inteligentes más complejas. Por lo tanto, no es viable construir soluciones de escalado de Layer2 únicamente desde la capa de script de Bitcoin."
Esta descripción resume de manera concisa la no completitud de Turing de la red Bitcoin, así como la característica de que los contratos de script de Bitcoin solo pueden realizar operaciones de transferencia de Bitcoin. Por lo tanto, la dirección correcta para la expansión de Bitcoin no es hacer cambios en una red de capa uno, sino aprovechar las capacidades existentes de Bitcoin para construir una solución de expansión de capa dos completamente descentralizada.
Taproot Consensus es la fusión de la tecnología Taproot de Bitcoin (firmas Schnorr y MAST), nodos ligeros SPV de Bitcoin y el mecanismo de consenso BFT PoS, construyendo una red Layer2 descentralizada y altamente consistente.
Tres, explicación detallada de la arquitectura del consenso Taproot
El consenso de Taproot se compone de tres partes: Schnorr+MAST, Bitcoin SPV y Aura+Grandpa.
La combinación de Schnorr+MAST puede lograr la gestión de múltiples firmas descentralizada de Bitcoin, y no necesita la intervención de una persona para firmar, sino que utiliza el código de Bitcoin para impulsarlo.
Este código es impulsado por el consenso alcanzado por la red de segunda capa. Cómo la red de segunda capa alcanza el consenso y cómo este consenso se sincroniza con el estado de la capa uno de Bitcoin se logra a través del consenso Bitcoin SPV+BFT POS (Aura+Grandpa).
Bitcoin SPV es un método de verificación de pagos simplificado propuesto por Satoshi Nakamoto, que permite sincronizar y verificar transacciones de Bitcoin sin ejecutar un nodo completo. Esta característica permite que el Consenso Taproot sincronice el estado de BTC en un entorno completamente descentralizado, sin necesidad de ningún tipo de permiso.
Aura+Grandpa es un protocolo de consenso PoS avanzado comúnmente utilizado para lograr tolerancia a fallos bizantinos, asegurando una alta consistencia entre los nodos de la red a través de un protocolo distribuido.
Resumen del principio de funcionamiento de las tres partes de Taproot Consensus:
En este sistema, cada validador posee una clave privada de BTC para firmas Schnorr. Las características de las firmas Schnorr permiten lograr una agregación de firmas eficiente, mejorando así la seguridad y la eficiencia del sistema. La clave pública agregada Pagg generada a través del esquema de firma múltiple Musig2 forma un gran árbol MAST.
Después de que se genere el valor hash raíz del árbol MAST, los validadores realizan transferencias de BTC y operaciones de grabado a la dirección de firma umbral generada por el árbol MAST, logrando así la función de enviar datos de la red principal de BTC a la red de segunda capa. Al mismo tiempo, cada validador actúa como un nodo ligero SPV de Bitcoin, lo que le permite sincronizar de manera segura y sin permisos el estado de la red BTC.
En resumen, el Consenso Taproot utiliza Schnorr+MAST en la capa de Bitcoin para construir una gestión descentralizada de múltiples firmas de BTC, y la segunda capa opera una red de nodos SPV de Bitcoin. Tomando como ejemplo un proyecto, toda su red de segunda capa funciona con nodos SPV de Bitcoin, los cuales pueden sincronizar el estado de los datos de la capa de Bitcoin, permitiendo así que la información de la segunda capa y de la capa de Bitcoin esté sincronizada. Para garantizar la seguridad y confiabilidad de la red de segunda capa, el proyecto integra la red de nodos SPV de Bitcoin con Aura+Grandpa, es decir, permite que la red de nodos SPV de Bitcoin tenga un nivel de seguridad en el ámbito del consenso BFT. Esto significa que no son ciertos firmantes múltiples los que gestionan los activos de la red de segunda capa, sino que se basa en el consenso BFT para impulsar, logrando así una verdadera descentralización.
Cuatro, otros detalles técnicos del libro amarillo
Además del marco técnico mencionado, el libro blanco de Taproot Consensus también explica en detalle la implementación de técnicas como las firmas Schnorr, MAST, nodos ligeros SPV de Bitcoin, Aura+Grandpa, entre otros. Para aquellos que desean aprender y conocer las últimas tecnologías de Bitcoin, este libro blanco es un material de estudio muy completo y detallado.
Además, el libro amarillo también explica en detalle el proceso de implementación de Musig2 y las diferencias con otro conocido proyecto de BTC Layer2.
La estructura técnica subyacente de este proyecto se basa en el protocolo tBTC. tBTC utiliza múltiples firmas de Bitcoin para construir una red de firma umbral, que tiene una mayor consistencia en comparación con las redes distribuidas tradicionales.
Sin embargo, tBTC sigue siendo una red de múltiples firmas que requiere 9 firmas. Para lograr verdaderamente un sistema que no dependa de personas, sino que sea impulsado por el consenso, es necesario combinar la red de múltiples firmas con el mecanismo de consenso BFT PoS (Prueba de Participación Tolerante a Byzantine). Esta es también la diferencia entre redes distribuidas y blockchain; las redes distribuidas enfatizan la distribución, pero carecen de un consenso tolerante a Byzantine, mientras que la blockchain, aunque también es una red distribuida, se basa en el consenso tolerante a Byzantine para funcionar, por lo que es una red verdaderamente descentralizada.
El esquema de consenso Taproot ha adoptado este diseño más avanzado. Al combinar las firmas Schnorr, MAST, los nodos ligeros SPV de Bitcoin y los mecanismos de consenso de tolerancia a fallos bizantinos Aura y Grandpa, se ha construido una solución de escalado descentralizado Layer2 de alta consistencia y seguridad. Esta fusión no solo mejora la escalabilidad y la usabilidad de la red Bitcoin, sino que también garantiza la seguridad y la consistencia de la red de segunda capa.
Resumen
Este libro blanco técnico describe de manera sistemática y completa el plan de implementación y los detalles técnicos del Consenso Taproot, mostrándonos una solución de segunda capa de Bitcoin completamente construida sobre la tecnología nativa de Bitcoin.
Taproot Consensus no solo respeta y hereda la dirección técnica original de Bitcoin, sino que también combina las innovaciones tecnológicas que han surgido de las diversas actualizaciones de Bitcoin, siendo una verdadera obra maestra de la tecnología de expansión nativa de Bitcoin.
A medida que el ecosistema de Bitcoin continúa desarrollándose, las personas comenzarán a darse cuenta de que las verdaderas soluciones de segunda capa descentralizadas para Bitcoin son el camino inevitable para el desarrollo del ecosistema de Bitcoin, y soluciones como Taproot Consensus brillarán en el futuro.