Karya Agung Teknologi Ekspansi Asli Bitcoin: Penjelasan Mendalam tentang Buku Putih Teknologi Konsensus Taproot

Pada tanggal 20 Mei 2024, sebuah buku teknik berjudul "Taproot Consensus: Solusi BTC Layer2 Terdesentralisasi" resmi dirilis. Dokumen tersebut menjelaskan secara rinci cara implementasi Taproot Consensus, serta bagaimana mengintegrasikan tanda tangan Schnorr, MAST, node SPV Bitcoin, dan teknologi asli Bitcoin lainnya untuk membangun solusi BTC Layer2 yang sepenuhnya terdesentralisasi.

Setelah membaca keseluruhan teks, tidak sulit untuk menemukan bahwa solusi Konsensus Taproot adalah puncak dari teknologi ekspansi asli Bitcoin. Itu tidak mengubah kode Bitcoin, melainkan dengan cerdik menggabungkan beberapa teknologi inti Bitcoin, menunjukkan ide inovasi yang sederhana dan cerdik.

Sebelum menganalisis buku kuning secara resmi, kita perlu meninjau kembali sejarah perkembangan teknologi Bitcoin, agar dapat lebih memahami bagaimana Konsensus Taproot muncul dari alur evolusi Bitcoin.

Satu, Tinjauan Pengembangan Teknologi Bitcoin

Pada 31 Oktober 2008, Satoshi Nakamoto menerbitkan makalah berjudul "Bitcoin: Sistem Uang Elektronik Peer-to-Peer", yang pertama kali mengusulkan rencana implementasi teknis lengkap untuk Bitcoin. Bab delapan makalah tersebut menyebutkan solusi SPV (Simple Payment Verification), yaitu sebuah metode teknis yang memungkinkan verifikasi pembayaran tanpa perlu menjalankan node penuh Bitcoin, cukup dengan menyimpan header blok.

3 Januari 2009, blok genesis Bitcoin lahir. Perlu dicatat bahwa kode awal Bitcoin menggunakan teknologi tanda tangan kurva elips (ECDSA), bukan teknologi tanda tangan Schnorr yang lebih cocok. Ini karena pada saat itu, tanda tangan Schnorr belum tersedia sebagai kode sumber terbuka dan masih dalam masa perlindungan paten.

Tanda tangan Schnorr mempertahankan semua fungsi dan asumsi keamanan dari tanda tangan kurva elips, sekaligus melampaui batas maksimum 15 tanda tangan ganda di Bitcoin, memungkinkan lebih dari 1000 alamat untuk mengelola Bitcoin secara bersama-sama tanpa mempengaruhi kecepatan tanda tangan.

Pada tahun 2018, setelah bertahun-tahun verifikasi, pengembang inti Bitcoin secara resmi mengajukan proposal untuk memperkenalkan tanda tangan Schnorr ke dalam jaringan Bitcoin.

Pada 14 November 2021, Bitcoin berhasil menyelesaikan upgrade Taproot, secara resmi mengintegrasikan tanda tangan Schnorr, dan memulai era multisignatur terdesentralisasi yang baru. Upgrade Taproot juga memperkenalkan MAST (Merkel Abstract Syntax Tree), memberikan Bitcoin fungsi yang mirip dengan kontrak pintar.

Kombinasi tanda tangan Schnorr dan MAST memungkinkan Bitcoin untuk menggerakkan jaringan multi-tanda tangan terdesentralisasi melalui instruksi kode, yang menjadi dasar untuk skenario bisnis kompleks di jaringan lapisan kedua Bitcoin.

Solusi Konsensus Taproot adalah puncak dari 13 tahun iterasi teknologi Bitcoin.

Dua, Tinjauan Solusi Konsensus Taproot

Buku putih Taproot Consensus mengawali dengan menunjukkan bahwa sifat non-Turing complete dari jaringan Bitcoin membatasi kemampuannya untuk secara langsung mengimplementasikan solusi Layer2 seperti Rollup di Ethereum. Lapisan kontrak skrip jaringan Bitcoin hanya dapat melakukan operasi transfer sederhana dan tidak dapat mendukung fungsi kontrak pintar yang kompleks. Oleh karena itu, membangun solusi Layer2 semata-mata dari lapisan skrip Bitcoin adalah tidak mungkin.

Deskripsi ini dengan jelas merangkum keterbatasan jaringan Bitcoin, menunjukkan bahwa arah yang benar untuk memperluas Bitcoin bukanlah dengan memodifikasi jaringan lapisan satu, tetapi dengan memanfaatkan kemampuan Bitcoin yang ada untuk membangun solusi ekspansi lapisan dua yang sepenuhnya terdesentralisasi.

Taproot Consensus mengintegrasikan teknologi Taproot Bitcoin (tanda tangan Schnorr dan MAST), node ringan SPV Bitcoin, serta mekanisme konsensus BFT PoS, untuk membangun jaringan Layer2 yang terdesentralisasi dan sangat konsisten.

Tiga, Analisis Mendalam Arsitektur Konsensus Taproot

Konsensus Taproot terdiri dari tiga bagian: Schnorr+MAST, Bitcoin SPV, dan Aura+Grandpa.

Schnorr+MAST memanfaatkan teknologi asli yang dibawa oleh pembaruan Taproot Bitcoin untuk mewujudkan manajemen multi-tanda tangan terdesentralisasi Bitcoin, tanpa perlu tanda tangan manual, melainkan didorong oleh kode Bitcoin.

Konsensus yang dicapai oleh jaringan lapisan kedua untuk menggerakkan kode-kode ini. Dan bagaimana jaringan lapisan kedua mencapai konsensus dan menyinkronkan keadaan dengan lapisan pertama Bitcoin, bergantung pada konsensus Bitcoin SPV+BFT PoS (Aura+Grandpa).

Bitcoin SPV adalah metode verifikasi pembayaran sederhana yang diusulkan oleh Satoshi Nakamoto, yang memungkinkan sinkronisasi dan verifikasi transaksi Bitcoin tanpa harus menjalankan node penuh. Ini memungkinkan Konsensus Taproot untuk menyinkronkan status BTC di lingkungan yang sepenuhnya terdesentralisasi.

Aura+Grandpa adalah protokol konsensus PoS tingkat lanjut yang mencapai toleransi kesalahan Bizantium, memastikan konsistensi tinggi antar node jaringan.

Prinsip kerja Taproot Consensus dapat diringkas sebagai berikut: dalam sistem lapisan kedua, setiap validator memegang kunci privat BTC yang digunakan untuk tanda tangan Schnorr. Kunci publik agregat yang dihasilkan melalui skema tanda tangan mult签名 Musig2 membentuk pohon MAST yang besar. Validator melakukan transfer BTC dan operasi pencetakan dengan mengirimkan BTC ke alamat tanda tangan batas yang dihasilkan dari pohon MAST, sehingga memungkinkan pengiriman data dari jaringan utama BTC ke jaringan lapisan kedua. Sementara itu, setiap validator berfungsi sebagai simpul ringan Bitcoin SPV, menyinkronkan status jaringan BTC dengan aman dan tanpa izin.

Singkatnya, Konsensus Taproot membangun manajemen multi-tanda tangan BTC terdesentralisasi di lapisan Bitcoin menggunakan Schnorr+MAST, sementara lapisan kedua menjalankan jaringan node SPV Bitcoin yang menyinkronkan status data lapisan Bitcoin. Untuk memastikan keamanan dan kepercayaan jaringan lapisan kedua, jaringan node SPV Bitcoin digabungkan dengan Aura+Grandpa, sehingga memiliki tingkat keamanan konsensus BFT. Oleh karena itu, pengelolaan aset jaringan lapisan kedua tidak bergantung pada beberapa penandatangan multi, tetapi bergantung pada dorongan konsensus BFT, untuk mencapai desentralisasi yang sebenarnya.

Empat, Rincian Teknis dan Inovasi

Buku kuning Taproot Consensus juga menjelaskan secara rinci implementasi teknologi seperti tanda tangan Schnorr, MAST, node ringan PSV Bitcoin, Aura+Grandpa, dan lainnya, merupakan sumber komprehensif untuk mempelajari teknologi terbaru Bitcoin.

Buku kuning juga menjelaskan proses implementasi Musig2, serta perbedaannya dengan proyek Mezo. Mezo berbasis pada protokol tBTC, memanfaatkan multi-tanda tangan Bitcoin untuk membangun jaringan tanda tangan ambang, yang memiliki konsistensi yang kuat. Namun, tBTC masih memerlukan jaringan multi-tanda tangan dengan 9 orang untuk tanda tangan, dan tidak dapat sepenuhnya bergantung pada konsensus.

Taproot Consensus mengadopsi desain yang lebih canggih, menggabungkan tanda tangan Schnorr, MAST, simpul ringan SPV Bitcoin dengan mekanisme konsensus toleransi Byzantine Aura dan Grandpa, membangun solusi skalabilitas Layer2 yang sangat konsisten dan aman. Penggabungan ini tidak hanya meningkatkan skalabilitas dan kegunaan jaringan Bitcoin, tetapi juga memastikan keamanan dan konsistensi jaringan lapisan kedua.

Ringkasan

Buku putih Taproot Consensus secara komprehensif menggambarkan solusi lapisan kedua yang sepenuhnya dibangun berdasarkan teknologi asli Bitcoin. Ini tidak hanya menghormati dan mewarisi arah teknologi Bitcoin, tetapi juga secara inovatif menggabungkan teknologi baru yang dibawa oleh peningkatan Bitcoin, menjadi perwujudan dari teknologi ekspansi asli Bitcoin.

Seiring dengan perkembangan ekosistem Bitcoin, solusi lapisan kedua yang benar-benar terdesentralisasi akan menjadi jalan yang harus dilalui untuk perkembangan Bitcoin, dan solusi seperti Taproot Consensus akan bersinar.