Người tập hợp công nghệ gốc của Bitcoin: Phân tích giải pháp công nghệ Taproot Consensus

Vào ngày 20 tháng 5 năm 2024, đội ngũ phát triển BEVM chính thức phát hành tài liệu kỹ thuật có tên "Taproot Consensus: Một giải pháp BTC Layer2 phi tập trung". Tài liệu này trình bày chi tiết cách thức thực hiện Taproot Consensus, cũng như cách kết hợp chữ ký Schnorr, MAST, các nút SPV Bitcoin và các công nghệ gốc của Bitcoin khác để xây dựng một giải pháp BTC Layer2 hoàn toàn phi tập trung.

Giải pháp Taproot Consensus là sự tổng hợp hoàn hảo của công nghệ mở rộng nguyên bản của Bitcoin. Nó không thực hiện bất kỳ thay đổi nào đối với mã của Bitcoin, mà tận dụng tối đa một số công nghệ nguyên bản của Bitcoin để đổi mới và kết hợp, với ý tưởng đơn giản và cấu trúc tinh vi.

Để hiểu rõ hơn về bối cảnh phát triển của Taproot Consensus, chúng ta cần xem lại quá trình phát triển công nghệ của Bitcoin.

Lịch sử tiến hóa công nghệ Bitcoin

Vào ngày 31 tháng 10 năm 2008, Satoshi Nakamoto đã công bố bài báo "Bitcoin: Hệ thống tiền điện tử ngang hàng" và lần đầu tiên trình bày đầy đủ cách thực hiện công nghệ Bitcoin. Bài báo đề cập đến giải pháp SPV (xác minh thanh toán đơn giản), đây là một phương pháp kỹ thuật cho phép xác minh thanh toán mà không cần phải chạy nút đầy đủ.

Vào ngày 3 tháng 1 năm 2009, Satoshi Nakamoto đã khai thác khối Genesis, đánh dấu sự ra đời chính thức của Bitcoin. Bitcoin ban đầu sử dụng công nghệ chữ ký Elliptic Curve (ECDSA) thay vì công nghệ chữ ký Schnorr phù hợp hơn, chủ yếu là vì chữ ký Schnorr chưa được mã nguồn mở vào thời điểm đó.

Năm 2018, các nhà phát triển lõi Bitcoin như Gregory Maxwell chính thức đề xuất đưa chữ ký Schnorr vào mạng Bitcoin.

Ngày 14 tháng 11 năm 2021, Bitcoin hoàn thành nâng cấp Taproot, chính thức giới thiệu chữ ký Schnorr, mở ra kỷ nguyên đa ký phi tập trung. Nâng cấp Taproot còn giới thiệu MAST (Cây cú pháp trừu tượng Merkle), giúp Bitcoin có chức năng tương tự như hợp đồng thông minh.

Sự kết hợp giữa chữ ký Schnorr và MAST đã cho phép Bitcoin được điều khiển bởi các lệnh mã hóa, tạo ra một mạng đa chữ ký phi tập trung, đặt nền tảng cho sự phát triển của mạng lưới lớp hai của Bitcoin.

Tổng quan về giải pháp đồng thuận Taproot

Tài liệu trắng về công nghệ Taproot Consensus chỉ ra rằng, do tính chất không hoàn chỉnh Turing của mạng Bitcoin, không thể trực tiếp thực hiện các giải pháp mở rộng Layer2 giống như Rollup của Ethereum. Lớp hợp đồng kịch bản của Bitcoin chỉ có thể thực hiện các giao dịch chuyển tiền đơn giản, không hỗ trợ các chức năng hợp đồng thông minh phức tạp. Do đó, mục tiêu của Taproot Consensus là tận dụng khả năng hiện có của Bitcoin để xây dựng một giải pháp mở rộng lớp hai hoàn toàn phi tập trung cho Bitcoin.

Taproot Consensus kết hợp công nghệ Taproot của Bitcoin (bao gồm chữ ký Schnorr và MAST), nút nhẹ SPV của Bitcoin và cơ chế đồng thuận BFT PoS, xây dựng một mạng Layer2 phi tập trung và nhất quán cao.

Giải thích cấu trúc đồng thuận Taproot

Taproot Consensus bao gồm ba phần: Schnorr+MAST, Bitcoin SPV và Aura+Grandpa.

Schnorr+MAST sử dụng công nghệ gốc từ bản nâng cấp Taproot của Bitcoin, đạt được quản lý đa chữ ký phi tập trung cho Bitcoin, và có thể được điều khiển bởi mã Bitcoin thay vì chữ ký thủ công.

Bitcoin SPV là phương pháp xác minh thanh toán đơn giản do Satoshi Nakamoto đề xuất, giúp Consensus Taproot có thể đồng bộ trạng thái BTC trong môi trường hoàn toàn phi tập trung.

Aura+Grandpa là giao thức đồng thuận PoS cao cấp thực hiện khả năng chịu lỗi Byzantine, đảm bảo tính nhất quán cao của các nút mạng.

Trong hệ thống BEVM, mỗi trình xác thực nắm giữ khóa riêng BTC dùng cho chữ ký Schnorr. Khóa công cộng tổng hợp Pagg được tạo ra thông qua giải pháp ký đa Musig2 hình thành một cây MAST lớn. Các trình xác thực thực hiện chức năng gửi dữ liệu từ mạng chính BTC sang mạng BEVM thông qua việc chuyển BTC và khắc dấu vào địa chỉ chữ ký ngưỡng được tạo ra từ cây MAST. Đồng thời, mỗi trình xác thực như một nút nhẹ SPV Bitcoin, có khả năng đồng bộ trạng thái mạng BTC một cách an toàn và không cần cấp phép.

Chi tiết kỹ thuật và đổi mới

Ngoài khung cơ bản, sách trắng Taproot Consensus còn giải thích chi tiết về các kỹ thuật như chữ ký Schnorr, MAST, nút nhẹ SPV Bitcoin, Aura + Grandpa, cung cấp tài liệu toàn diện cho việc học hỏi công nghệ mới nhất của Bitcoin.

Sách vàng cũng đã trình bày quy trình thực hiện Musig2, cũng như sự khác biệt với các dự án BTC Layer2 nổi tiếng như Mezo. So với Mezo dựa trên giao thức tBTC, Taproot Consensus áp dụng thiết kế tiên tiến hơn, thông qua việc kết hợp chữ ký Schnorr, MAST, nút nhẹ SPV Bitcoin và cơ chế đồng thuận Byzantine Aura và Grandpa, xây dựng một giải pháp mở rộng Layer2 phi tập trung với tính nhất quán và an toàn cao.

Tóm tắt

Tài liệu kỹ thuật của nhóm BEVM mô tả toàn diện về phương án thực hiện và chi tiết kỹ thuật của Taproot Consensus, trình bày một giải pháp lớp hai hoàn toàn dựa trên công nghệ gốc của Bitcoin. Taproot Consensus không chỉ kế thừa hướng đi công nghệ của Bitcoin mà còn kết hợp các công nghệ mang lại từ các lần nâng cấp trước của Bitcoin để đổi mới, đại diện cho sự tổng hợp của công nghệ mở rộng gốc của Bitcoin.

Với sự phát triển của hệ sinh thái Bitcoin, các giải pháp lớp hai Bitcoin thực sự phi tập trung sẽ trở thành xu hướng tất yếu, các giải pháp như Taproot Consensus dự kiến sẽ đóng vai trò quan trọng trong tương lai.