Bitcoin teknolojik yeniliklerinin bir araya geldiği eser: Derinlemesine Taproot Konsensüs teknik çözümü

2024年5月20日，一个 Bitcoin Layer2 geliştirme ekibi "Taproot Konsensüsü: Merkeziyetsiz bir BTC Layer2 çözümü" adlı teknik bir sarı kitap yayınladı. Bu belge, Taproot Konsensüsünün nasıl gerçekleştirileceğini ve tamamen merkeziyetsiz bir BTC Layer2 çözümü oluşturmak için Schnorr imzası, MAST, Bitcoin SPV düğümleri gibi Bitcoin'e özgü teknolojilerin nasıl kullanılacağını detaylı bir şekilde açıklamaktadır.

Metnin tamamını okuduktan sonra, bu Taproot Konsensüs çözümünün gerçekten Bitcoin'in yerel genişleme teknolojilerinin bir sentezi olduğunu hissedebilirsiniz. Bitcoin'in kodunda herhangi bir değişiklik yapmadan, Bitcoin'in birkaç temel teknolojisini ustaca birleştiriyor, düşünce yapısı net ve yapısı zarif.

Taproot Konsensüsünün Bitcoin'in evrimsel sürecinden nasıl ortaya çıktığını anlamak için, derinlemesine incelemeye geçmeden önce Bitcoin'in teknik gelişim sürecine bir göz atmak faydalı olacaktır.

Bir. Bitcoin Teknolojisi Gelişimi İncelemesi

31 Ekim 2008'de Satoshi Nakamoto, "Bitcoin: Bir P2P Elektronik Nakit Sistemi" başlıklı makalesini yayımlayarak Bitcoin'in tam teknik uygulama planını resmi olarak ortaya koydu. Makalenin sekizinci bölümünde, tam Bitcoin düğümü çalıştırmadan yalnızca blok başlıklarını saklayarak ödemeleri doğrulamanızı sağlayan SPV (Simple Payment Verification) çözümü, yani Basit Ödeme Doğrulama teknolojisinden bahsedilmektedir.

3 Ocak 2009'da, Satoshi Nakamoto Helsinki'deki bir küçük sunucuda Genesis bloğunu çıkardı ve Bitcoin'in resmi olarak doğduğunu gösterdi. Dikkate değer bir nokta, Bitcoin'in başlangıç kodunda Satoshi Nakamoto'nun, Bitcoin için 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 koruması altında olmasıdır.

2018'de, yıllarca süren tekrar eden doğrulamaların ardından, Bitcoin'in ana geliştiricisi Gregory Maxwell ve diğerleri resmi olarak BIP'i önerdi ve Schnorr imzasının Bitcoin ağına dahil edilmesini önerdi.

14 Kasım 2021'de, Bitcoin Taproot yükseltmesini tamamladı, Schnorr imzası resmi olarak Bitcoin ağına dahil edildi ve Bitcoin yeni bir merkeziyetsiz çoklu imza dönemine girdi. Schnorr imzasının yanı sıra, Taproot yükseltmesi MAST'i (Merkelized Abstract Syntax Trees) de tanıttı, yani Merkel Abstrakt Söz Dizimi Ağaçları, bu da Bitcoin'e akıllı sözleşme benzeri işlevler kazandıran bir teknolojidir.

Schnorr imzası, Bitcoin'in çoklu imza adreslerini 1000+'e kadar genişletebilirken, MAST ise Bitcoin programı aracılığıyla Schnorr imza adreslerini çoklu imza gerçekleştirmek için yönlendirebilir. Bu nedenle, Schnorr imzası ile MAST'ın birleşimi, manuel imza gerektirmeden, Bitcoin kod talimatları ile yönlendirilen merkeziyetsiz Bitcoin çoklu imza ağı oluşturabilir.

Bu, Bitcoin'in güvene dayanmayan bir şekilde bir katmanın sınırlarını aşabileceği ve ikinci katmanda daha karmaşık, daha zengin iş senaryoları gerçekleştirebileceği anlamına geliyor. Taproot Konsensüs çözümü, 2008'den 2021'e kadar olan bu 13 yıllık teknik evrimin bir özeti niteliğindedir.

İki, Taproot Konsensüs Çözümü Genel Bakış

Taproot Konsensüs teknolojisi sarı kitapçığı girişinde şunları belirtmektedir: Bitcoin ağının Turing tamamlanmamış doğası, onun doğrudan Ethereum Rollup gibi Layer2 genişleme çözümleri gerçekleştirmesini 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 özelliklerini yüksek bir şekilde özetlemektedir. Bu nedenle, Bitcoin'in ölçeklenmesinin doğru yönü, Bitcoin birinci katman ağında değişiklik yapmak değil, Bitcoin'in mevcut yeteneklerini kullanarak tamamen merkeziyetsiz bir Bitcoin ikinci katman ölçekleme çözümü inşa etmektir.

Taproot Consensus, Bitcoin'in Taproot teknolojisini (Schnorr imzaları ve MAST), Bitcoin SPV hafif düğümleri ve BFT PoS konsensüs mekanizmasını bir araya getirerek, merkeziyetsiz ve yüksek uyumlu bir Layer2 ağı inşa etmiştir.

Üç, Taproot Konsensüs Mimarisi Ayrıntılı Açıklaması

Taproot Konsensüsü toplamda Schnorr+Mast, Bitcoin SPV ve Aura+Grandpa üç bölümden oluşmaktadır.

Schnorr+Mast, Bitcoin Taproot yükseltmesinin getirdiği bu iki yerel teknolojiyi birleştirerek, Bitcoin'in merkeziyetsiz çoklu imza yönetimini sağlar ve manuel imza gerektirmeden, Bitcoin kodunu kullanarak çalışır.

O halde, bu kodları kim çalıştıracak? Cevap, ikinci katman ağları aracılığıyla sağlanan konsensüstür.

İkinci katman ağı nasıl konsensüse ulaşır ve bu konsensüs Bitcoin birinci katmanı ile durum senkronizasyonunu nasıl gerçekleştirir? İşte bunun için Bitcoin SPV+BFT POS konsensüsü (Aura+Grandpa) devreye giriyor.

Bitcoin SPV, Satoshi Nakamoto tarafından önerilen basit ödeme doğrulama yöntemidir; tam düğüm çalıştırmadan Bitcoin işlemlerini senkronize etme ve doğrulama olanağı sunar. Bu özellik, Taproot Konsensüsü'nün tamamen merkeziyetsiz bir ortamda, herhangi bir izin gerektirmeden BTC durumunu senkronize etmesini sağlar.

Aura+Grandpa, yüksek düzeyde PoS konsensüs protokolü olan, daha genel bir uygulama olarak, dağıtık protokol aracılığıyla ağ düğümlerinin yüksek tutarlılığını sağlamaktadır.

Taproot Konsensüsünün üç bölümünün çalışma prensiplerini özetleyin: Sistemde, her doğrulayıcı bir Schnorr imzası için bir BTC özel anahtarı bulundurmaktadır. Schnorr imzasının özellikleri, etkili imza birleştirmeyi mümkün kılarak sistemin güvenliğini ve verimliliğini artırır. Musig2 çoklu imza şeması ile oluşturulan birleştirilmiş kamu anahtarı Pagg, büyük bir MAST ağacı oluşturur.

MAST ağacının kök hash değeri oluşturulduktan sonra, doğrulayıcılar MAST ağacından oluşturulan eşik imza adresine BTC transferi ve kazıma işlemi yaparak BTC ana ağından ikinci katman ağa veri gönderim işlevini gerçekleştirir. Aynı zamanda her doğrulayıcı Bitcoin SPV hafif düğümü olarak görev yapar, böylece BTC ağ durumunu güvenli ve izin gerektirmeden senkronize edebilir.

Kısacası, Taproot Konsensüsü, Bitcoin katmanında Schnorr+Mast kullanarak merkeziyetsiz BTC çoklu imza yönetimi inşa eder, ikinci katmanda Bitcoin SPV node ağını çalıştırır. Bir ikinci katman ağı örneği olarak, tümü Bitcoin SPV node'larını çalıştırır, bu node'lar Bitcoin katmanındaki veri durumunu senkronize edebilir ve böylece ikinci katman ağı ile Bitcoin katmanı arasında bilgi senkronizasyonu sağlar. İkinci katman ağının güvenli ve güvenilir olmasını sağlamak için, bu çözüm Bitcoin SPV node ağı ile Aura+Grandpa'yı birleştirir, yani Bitcoin SPV node ağına BFT konsensüs düzeyinde güvenlik seviyesi kazandırır. Bu, ikinci katman ağ varlıklarını yönetenlerin bazı çoklu imzacıların değil, BFT konsensüsüne dayanarak harekete geçmesi anlamına gelir; böylece gerçek bir merkeziyetsizlik sağlanır.

Dördüncü, Diğer Teknik Ayrıntılar

Yukarıda belirtilen 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 oldukça kapsamlı ve detaylı bir öğrenme kaynağıdır.

Ayrıca, sarı kitap Musig2'nin uygulama sürecini ve diğer tanınmış BTC Layer2 projeleri ile olan farklarını ayrıntılı olarak açıklamaktadır. Örneğin, belirli bir projenin temel teknik yapısı tBTC protokolüne dayanmaktadır. tBTC, Bitcoin çoklu imzalarını kullanarak bir eşik imza ağı oluşturmuştur; bu yapı, geleneksel dağıtık ağlara kıyasla daha güçlü bir tutarlılığa sahiptir.

Ancak, tBTC hala 9 kişinin imzasını gerektiren çoklu imza ağıdır. Gerçekten insanlara değil, konsensüse dayalı bir sistemin gerçekleştirilmesi için çoklu imza ağının BFT PoS (Bizans Hata Toleransı Paylaşımlı Kanıt) konsensüs mekanizması ile birleştirilmesi gerekir. Bu, dağıtılmış ağlar ile blok zincirlerinin arasındaki farktır; dağıtılmış ağlar dağıtılmışlığı vurgularken, Bizans hata toleranslı bir konsensüs eksiktir, oysa blok zinciri de bir dağıtılmış ağdır ama Bizans hata tolerans konsensüsüne dayanarak çalıştığı için gerçek bir merkeziyetsiz ağdır.

Taproot Konsensüs planı bu daha ileri düzey tasarımı benimsemiştir. Schnorr imzaları, MAST, Bitcoin SPV hafif düğümleri ve Aura ile Grandpa Bizans hata toleransı konsensüs mekanizmasını birleştirerek yüksek tutarlılık ve güvenliğe sahip merkeziyetsiz Layer2 genişleme çözümü inşa etmiştir. Bu entegrasyon, Bitcoin ağının ölçeklenebilirliğini ve kullanılabilirliğini artırmanın yanı sıra, ikinci katman ağının güvenliğini ve tutarlılığını da sağlamaktadır.

Özet

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

Taproot Konsensusu yalnızca Bitcoin'in mevcut teknik yönlerini saygı gösterip miras almakla kalmaz, aynı zamanda Bitcoin'in geçmişteki güncellemelerinin getirdiği teknolojileri de bir araya getirerek yenilikçi bir yaklaşım sunar. Gerçek anlamda Bitcoin'in yerel genişleme teknolojisinin bir derlemesidir.

Bitcoin ekosisteminin sürekli gelişimiyle birlikte, insanlar giderek daha fazla farkına varacaklar ki, gerçekten merkeziyetsiz bir Bitcoin ikinci katman çözümü, Bitcoin ekosisteminin gelişiminin kaçınılmaz bir yoludur ve Taproot Consensus gibi bir çözüm gerçekten parlayacaktır.