Bitcoin teknolojisinin evrimi ve Taproot Konsensüs çözümü kapsamlı analizi

2024年5月20日，一个 Bitcoin Layer2 geliştirme ekibi, "Taproot Consensus: Bir merkeziyetsiz BTC Layer2 çözümü" adında bir teknik sarı kitabı yayımladı. Bu belge, Taproot Consensus'un gerçekleştirme mekanizmasını detaylı bir şekilde açıklamakta ve Schnorr imzaları, MAST, Bitcoin SPV düğümleri gibi Bitcoin'in yerel teknolojilerini nasıl entegre edeceğini ortaya koyarak tamamen merkeziyetsiz bir BTC Layer2 çözümü inşa etmeyi hedeflemektedir.

Metni baştan sona okuduğunuzda, bu ekibin önerdiği Taproot Konsensüs planının Bitcoin'in yerel genişleme teknolojisi için bir başyapıt olduğunu hissedebilirsiniz. Bitcoin kodunda herhangi bir değişiklik yapmadan, birkaç Bitcoin temel teknolojisini ustaca bir araya getiriyor, düşünce yapısı net ve yapısı zarif.

Taproot Konsensusu'nun Bitcoin'in evrimi sürecinde nasıl ortaya çıktığını anlamak için, sarı kitabı derinlemesine yorumlamadan önce Bitcoin'in teknik gelişim tarihine bir göz atmak önemlidir.

Bir. Bitcoin Teknoloji Gelişim Tarihi

31 Ekim 2008'de, Satoshi Nakamoto "Bitcoin: Eşler Arası Elektronik Nakit Sistemi" başlıklı bir makale yayınladı ve Bitcoin'in teknik uygulama planını ilk kez tam olarak ortaya koydu. Makalenin sekizinci bölümünde, Satoshi Nakamoto, SPV (Simple Payment Verification) adı verilen çözümü tanıttı; bu, yalnızca blok başlıklarını saklayarak ödeme doğrulamanızı sağlayan bir teknolojik yöntemdir ve Bitcoin tam düğümü çalıştırmanızı gerektirmez.

3 Ocak 2009'da, Satoshi Nakamoto Helsinki'deki küçük bir sunucuda Genesis Bloğu'nu madencilik yaparak çıkardı ve Bitcoin'in resmi olarak doğduğunu işaret etti. Dikkate değer bir nokta, Bitcoin'in resmi kodunda Satoshi Nakamoto'nun daha uygun olan Schnorr imza teknolojisi yerine Eliptik Eğri İmza Teknolojisi (ECDSA) kullandığıdır. Bunun nedeni, o dönemde Schnorr imzasının henüz açık kaynak olmaması ve hala patent koruma süresinde olmasıydı, bu nedenle Satoshi Nakamoto yalnızca açık kaynak olan Eliptik Eğri İmzasını seçmek zorunda kaldı.

Schnorr imzaları, eliptik eğri imzalarının tüm işlevselliklerini ve güvenlik varsayımlarını korurken, eliptik eğri imza çerçevesi altında Bitcoin'in en fazla 15 katmanlı çoklu imza sınırlamasını aşmayı başardı ve nihayetinde 1000+ adresin Bitcoin'i ortak yönetmesini sağlıyor ve imza hızını etkilemiyor.

2018'de, yıllarca süren tekrar tekrar doğrulamadan sonra, Bitcoin çekirdek geliştiricisi Gregory Maxwell ve diğerleri resmi olarak BIP'i önerdi ve Schnorr imzasının Bitcoin ağına dahil edilmesini tavsiye etti.

14 Kasım 2021'de, Bitcoin Taproot yükseltmesini tamamladı, Schnorr imzası resmi olarak Bitcoin ağına dahil edildi ve Bitcoin yeni bir merkeziyetsiz çoklu imza çağını başlattı.

Schnorr imzasının yanı sıra, Taproot yükseltmesi MAST (Merkelized Abstract Syntax Trees), yani Merkle soyut sözdizim ağaçlarını da beraberinde getiriyor. Bu, Bitcoin'in akıllı sözleşme benzeri işlevselliğe sahip olmasını sağlayan bir tekniktir. Birden fazla koşul dalının sözleşme mantığını Merkle ağaçları biçiminde organize ederek gerçekleştirir, böylece Bitcoin kodu akıllı sözleşmelerin işlev gereksinimlerini karşılayabilir (ancak yalnızca Bitcoin ödeme doğrulaması ile sınırlıdır, Ethereum'un karmaşık akıllı sözleşmelerinden farklıdır).

Schnorr imzası, Bitcoin çoklu imza adreslerinin sayısını 1000+ artırabilir ve MAST, Bitcoin programı aracılığıyla Schnorr imza adreslerini çoklu imza gerçekleştirmek için hareket ettirebilir. Bu nedenle, Schnorr imzası + MAST, insan imzası gerektirmeyen ve Bitcoin kodu komutlarıyla hareket eden merkeziyetsiz bir Bitcoin çoklu imza ağı oluşturabilir.

Bu, Bitcoin'in güvensiz bir şekilde birinci katmanın sınırlarını aşabileceği ve böylece ikinci katmanda daha karmaşık ve daha zengin iş senaryoları gerçekleştirebileceği anlamına geliyor.

Ve bu geliştirme ekibinin önerdiği Taproot Consensus çözümü, Bitcoin'in 2008'den 2021'e kadar olan bu 13 yıllık teknolojik evriminin bir derlemesidir.

İki, Taproot Konsensüs Çözümü Genel Bakış

Taproot Konsensüs Teknolojisi sarı kitabının giriş kısmında şöyle belirtilmektedir: "Bitcoin ağının Turing tamamlanmamış özellikleri, Ethereum'un Rollup'ına benzer Layer2 genişleme çözümlerinin doğrudan uygulanımını sınırlamaktadır. Bitcoin ağının script sözleşme katmanı yalnızca basit transfer işlemleri gerçekleştirebilir, daha karmaşık akıllı sözleşme işlevlerini destekleyemez. Bu nedenle, yalnızca Bitcoin script katmanından Layer2 genişleme çözümleri inşa etmek mümkün değildir."

Bu açıklama, Bitcoin ağının Turing tamamlayıcılığı olmayan yapısını ve Bitcoin script sözleşmelerinin yalnızca Bitcoin transfer işlemlerini gerçekleştirebilme özelliğini yüksek derecede özetlemektedir. Bu nedenle, Bitcoin'in genişlemesi için doğru yön, birinci katman ağında değişiklikler yapmak değil, Bitcoin'in mevcut yeteneklerini kullanarak tamamen merkeziyetsiz bir ikinci katman genişleme çözümü inşa etmektir.

Taproot Konsensüsü, Bitcoin'in Taproot teknolojisini (Schnorr imzaları ve MAST), Bitcoin SPV hafif düğümleri ve BFT PoS konsensüs mekanizmasını bir araya getirerek, merkeziyetsiz ve yüksek derecede tutarlı bir Layer2 ağı oluşturmuştur.

Üç, Taproot Konsensüs Mimarisi Detayları

Taproot Konsensüsü toplamda Schnorr+MAST, Bitcoin SPV ve Aura+Grandpa olmak üzere üç bölümden oluşmaktadır.

Schnorr+MAST kombinasyonu, Bitcoin'in merkeziyetsiz çoklu imza yönetimini gerçekleştirebilir ve bunu insanlar aracılığıyla imza atmak yerine Bitcoin kodunu kullanarak çalıştırır.

Bu kodlar, ikinci katman ağı tarafından sağlanan konsensüsle yönetilmektedir. İkinci katman ağı nasıl konsensüse ulaşıyor ve bu konsensüsün Bitcoin birinci katmanıyla nasıl durum senkronizasyonu sağladığı ise Bitcoin SPV+BFT POS konsensüsü (Aura+Grandpa) aracılığıyla gerçekleştirilmektedir.

Bitcoin SPV, Satoshi Nakamoto tarafından önerilen basit ödeme doğrulama yöntemidir ve tam bir düğüm çalıştırmadan Bitcoin işlemlerini senkronize edip doğrulamaya olanak tanır. Bu özellik, Taproot Konsensüsü'nün tamamen merkeziyetsiz bir ortamda, herhangi bir izin olmaksızın BTC durumunu senkronize etmesini sağlar.

Aura+Grandpa, dağıtık protokol aracılığıyla ağ düğümlerinin yüksek tutarlılığını sağlayan yaygın bir Bizans hata toleransı yüksek PoS konsensüs protokolüdür.

Taproot Konsensüsünün üç bölümünün çalışma prensibini özetleyin:

Bu sistemde, her doğrulayıcı Schnorr imzası için bir BTC özel anahtarı taşır. Schnorr imzasının özellikleri, etkili imza birleştirmeyi mümkün kılarak sistemin güvenliğini ve verimliliğini artırır. Musig2 çoklu imza şeması ile oluşturulan birleşik genel anahtar Pagg, büyük bir MAST ağacı oluşturmaktadır.

MAST ağacının kök hash değeri oluşturulduktan sonra, doğrulayıcılar MAST ağacı tarafından üretilen eşik imza adresine BTC transferi ve mühürleme işlemi yaparak BTC ana ağından ikinci katman ağa veri gönderme işlevini gerçekleştirir. Aynı zamanda her doğrulayıcı Bitcoin SPV hafif düğümü olarak görev yapar, böylece BTC ağ durumunu güvenli ve izinsiz bir şekilde senkronize edebilir.

Kısacası, Taproot Konsensüsü Bitcoin birinci katmanında Schnorr+MAST kullanarak merkeziyetsiz BTC çoklu imza yönetimi oluşturmakta, ikinci katman ise Bitcoin SPV düğüm ağı üzerinde çalışmaktadır. Bir proje örneği olarak, bu ikinci katman ağı tamamen Bitcoin SPV düğümleri ile çalışmakta, bu düğümler Bitcoin birinci katmanının veri durumunu senkronize edebilmekte, böylece ikinci katman ile Bitcoin birinci katman bilgileri senkronize olmaktadır. İkinci katman ağının güvenli ve güvenilir olmasını sağlamak için, bu proje Bitcoin SPV düğüm ağını Aura+Grandpa ile birleştirmiştir; yani Bitcoin SPV düğüm ağı BFT konsensüs seviyesinde güvenlik düzeyine sahip olmuştur. Bu, ikinci katman ağındaki varlıkları yönetenin bazı çoklu imzalar değil, BFT konsensüsüne dayalı bir yapı olduğu anlamına gelmekte ve böylece gerçek bir merkeziyetsizlik sağlanmaktadır.

Dört, Sarı Kitap Diğer Teknik Ayrıntılar

Yukarıda bahsedilen teknik çerçevenin yanı sıra, Taproot Consensus sarı kitabı Schnorr imzaları, MAST, Bitcoin SPV hafif düğümleri, Aura+Grandpa gibi teknolojilerin uygulama detaylarını da kapsamlı bir şekilde açıklamaktadır. Bitcoin'in en son teknolojilerini öğrenmek ve anlamak isteyenler için bu sarı kitap son derece kapsamlı ve detaylı bir öğrenme materyalidir.

Ayrıca, sarı kitap Musig2'nin uygulama sürecini ve başka bir ünlü BTC Layer2 projesi ile arasındaki farkları ayrıntılı olarak açıklamaktadır.

Bu projenin temel teknik yapısı tBTC protokolüne dayanmaktadır. tBTC, Bitcoin çoklu imza kullanarak bir eşik imza ağı oluşturmuştur; bu yapı, geleneksel dağıtık ağlara kıyasla daha güçlü bir tutarlılığa sahiptir.

Ancak, tBTC hala 9 kişinin imzasını gerektiren bir çoklu imza ağıdır. Gerçekten insanlara değil, konsensüse dayalı bir sistemin gerçekleştirilmesi için çoklu imza ağının BFT PoS (Bizans Hata Toleransı Eşitlik Kanıtı) konsensüs mekanizması ile birleştirilmesi gerekmektedir. Bu, dağıtık ağlar ile blockchain arasındaki farktır; dağıtık ağlar dağıtıklığı vurgular, ancak Bizans hata toleransı konsensüsünden yoksundur, oysa blockchain de bir dağıtık ağdır, ancak Bizans hata toleransı konsensüsüne dayanarak çalışır, bu nedenle gerçek bir merkeziyetsiz ağdır.

Taproot Konsensüs çözümü bu daha gelişmiş tasarımı benimsemiştir. Schnorr imzaları, MAST, Bitcoin SPV hafif düğümleri ile Aura ve Grandpa Bizans hata toleransı konsensüs mekanizmasını birleştirerek yüksek uyumluluk ve güvenlikte merkeziyetsiz bir Layer2 genişleme çözümü oluşturmuştur. Bu entegrasyon, Bitcoin ağının genişletilebilirliğini ve kullanılabilirliğini artırmakla kalmaz, aynı zamanda ikinci katman ağının güvenliğini ve tutarlılığını da garanti eder.

Özet

Bu teknik sarı kitap, Taproot Konsensüsü'nün uygulanabilirliği ve teknik detaylarını sistematik ve kapsamlı bir şekilde açıklamakta ve bize tamamen Bitcoin'in yerel teknolojisi üzerine inşa edilmiş bir Bitcoin ikinci katman çözümünü göstermektedir.

Taproot Konsensüsü, sadece Bitcoin'in mevcut teknik yönünü saygı gösterip miras almakla kalmıyor, aynı zamanda Bitcoin'in geçmişteki tüm yükseltmelerinden gelen teknolojileri birleştirerek yenilikçi bir yaklaşım sunuyor. Bu, gerçek anlamda Bitcoin'in yerel genişletme teknolojisinin bir başyapıtıdır.

Bitcoin ekosisteminin sürekli gelişimiyle birlikte, insanlar gerçekten merkeziyetsiz Bitcoin ikinci katman çözümlerinin Bitcoin ekosisteminin gelişiminin kaçınılmaz yolu olduğunu giderek daha fazla fark edeceklerdir ve Taproot Consensus gibi çözümler gelecekte büyük bir parlayış gösterecektir.