Marco na tecnologia de expansão nativa do Bitcoin: análise profunda da solução tecnológica Taproot Consensus
Introdução
No dia 20 de maio de 2024, uma importante equipe de desenvolvimento de Layer2 do Bitcoin lançou o livro branco técnico "Taproot Consensus: uma solução BTC Layer2 descentralizada". Este documento descreve em detalhes o mecanismo de implementação do Taproot Consensus, bem como a forma de integrar assinaturas Schnorr, MAST, nós SPV do Bitcoin e outras tecnologias nativas do Bitcoin para construir uma solução BTC Layer2 completamente descentralizada.
Após ler o texto na íntegra, pode-se sentir que o plano de Consenso Taproot proposto por esta equipe é, de fato, uma obra-prima da verdadeira tecnologia de expansão nativa do Bitcoin. Não houve qualquer modificação no código do Bitcoin, mas sim uma combinação inteligente de várias tecnologias centrais do Bitcoin, com uma linha de raciocínio clara e uma estrutura engenhosa.
Antes de aprofundar a leitura do livro amarelo, é necessário rever a evolução técnica do Bitcoin, o que ajuda a entender como o Consenso Taproot foi gradualmente formado a partir da evolução do Bitcoin.
Texto
Um. Revisão da evolução da tecnologia Bitcoin
31 de outubro de 2008
Satoshi Nakamoto publicou um artigo intitulado "Bitcoin: um sistema de dinheiro eletrônico ponto a ponto", que descreveu pela primeira vez de forma completa a implementação técnica do Bitcoin.
No oitavo capítulo do artigo, Satoshi Nakamoto propôs uma solução chamada SPV(Simple Payment Verification), ou verificação de pagamento simples. Esta é uma técnica que permite verificar pagamentos sem a necessidade de executar um nó completo do Bitcoin, apenas mantendo os cabeçalhos dos blocos.
3 de janeiro de 2009
Satoshi Nakamoto minerou o bloco gênese em um pequeno servidor em Helsinque, marcando o nascimento oficial do Bitcoin.
É importante notar que, no código inicial do Bitcoin, Satoshi Nakamoto utilizou a tecnologia de assinatura de curva elíptica (ECDSA), em vez da tecnologia de assinatura de Schnorr, que seria mais adequada para o Bitcoin. Isso não se deve ao fato de a assinatura de curva elíptica ser superior à assinatura de Schnorr, mas sim porque a assinatura de Schnorr ainda não havia sido aberta, permanecendo sob proteção de patente na época. Portanto, Satoshi Nakamoto optou pela assinatura de curva elíptica, que já estava aberta.
A assinatura Schnorr não apenas preserva todas as funcionalidades e suposições de segurança das assinaturas de curva elíptica, mas também supera a limitação de que o Bitcoin só pode implementar até 15 assinaturas múltiplas dentro da estrutura de assinaturas de curva elíptica, permitindo finalmente a gestão conjunta de mais de 1000 endereços de Bitcoin sem afetar a velocidade da assinatura.
2018
Após anos de repetidos testes, alguns desenvolvedores principais do Bitcoin propuseram oficialmente o BIP, sugerindo a introdução de assinaturas Schnorr na rede Bitcoin.
14 de novembro de 2021
Bitcoin concluiu a atualização Taproot, a assinatura Schnorr foi oficialmente integrada na rede Bitcoin, e o Bitcoin deu início a uma nova era de multi-assinatura descentralizada.
Além da assinatura Schnorr, a atualização Taproot também introduziu o MAST (Merkelized Abstract Syntax Trees), ou seja, Árvores de Sintaxe Abstrata de Merkle. Esta é uma tecnologia que confere ao Bitcoin funcionalidades semelhantes a contratos inteligentes, organizando a lógica contratual de múltiplos ramos condicionais na forma de uma árvore Merkle, permitindo que o código do Bitcoin atenda a necessidades funcionais semelhantes a contratos inteligentes (mas limitadas à verificação de pagamentos em Bitcoin, ao contrário dos complexos contratos inteligentes do Ethereum).
A assinatura Schnorr pode expandir endereços de múltiplas assinaturas de Bitcoin para mais de 1000, enquanto o MAST pode acionar endereços de assinatura Schnorr para múltiplas assinaturas por meio de programas de Bitcoin. Portanto, a assinatura Schnorr + MAST pode realizar uma rede de múltiplas assinaturas descentralizada de Bitcoin, que não depende de assinaturas manuais, mas é acionada por instruções de código Bitcoin.
Isto significa que o Bitcoin pode ultrapassar uma camada de limitações de forma descentralizada, permitindo assim a implementação de cenários de negócios mais complexos e ricos na segunda camada.
E a solução Taproot Consensus proposta por esta equipe é a culminação das iterações tecnológicas do Bitcoin ao longo de 13 anos, de 2008 a 2021.
Dois, Visão Geral da Solução de Consenso Taproot
O livro branco da tecnologia Taproot Consensus começa afirmando: "A natureza não Turing completa da rede Bitcoin limita sua capacidade de implementar diretamente soluções de escalonamento Layer2 semelhantes aos Rollups do Ethereum. A camada de contratos script da rede Bitcoin só pode realizar operações de transferência simples e não suporta funções de contratos inteligentes mais complexas. Portanto, construir uma solução de escalonamento Layer2 puramente a partir da camada de script do Bitcoin não é viável."
Esta descrição resume de forma clara a não completude de Turing da rede Bitcoin e a limitação de que os contratos de script do Bitcoin só podem executar operações de transferência de Bitcoin. Portanto, a direção correta para a expansão do Bitcoin não é fazer alterações na rede de camada um do Bitcoin, mas sim utilizar as capacidades existentes do Bitcoin para construir uma solução de escalonamento de camada dois completamente descentralizada para o Bitcoin.
Taproot Consensus é a fusão da tecnologia Taproot do Bitcoin (assinaturas Schnorr e MAST), dos nós leves SPV do Bitcoin e do mecanismo de consenso BFT PoS, construindo uma rede Layer2 descentralizada e altamente consistente.
Três, Explicação detalhada da arquitetura do Consenso Taproot
O Consenso Taproot é composto por três partes: Schnorr+Mast, Bitcoin SPV e Aura+Grandpa.
Schnorr+Mast utiliza as duas grandes tecnologias nativas trazidas pela atualização Taproot do Bitcoin para se combinar, permitindo a gestão descentralizada de múltiplas assinaturas do Bitcoin, sem necessidade de assinatura manual, mas usando o código do Bitcoin para impulsionar.
Então, quem impulsiona esses códigos? É pelo consenso alcançado através da rede de segunda camada que isso acontece.
Como as redes de segunda camada alcançam consenso e como esse consenso é sincronizado com o estado da camada de Bitcoin?
Este é o papel do consenso Bitcoin SPV+BFT POS (Aura+Grandpa).
Bitcoin SPV é um método de verificação de pagamento simples proposto por Satoshi Nakamoto, que permite sincronizar e verificar transações de Bitcoin sem a necessidade de executar um nó completo. Essa característica permite que o Taproot Consensus sincronize o estado do BTC em um ambiente totalmente descentralizado, sem necessidade de qualquer permissão.
Aura+Grandpa é um protocolo de consenso PoS avançado que implementa tolerância a falhas de Bizâncio de forma mais genérica, garantindo a alta consistência dos nós da rede através de um protocolo distribuído (blockchains construídas com a estrutura Substrate geralmente adotam Aura+Grandpa).
Portanto, resumindo o funcionamento das três partes do Consenso Taproot:
"No sistema, cada validador possui uma chave privada BTC para assinaturas Schnorr. As características das assinaturas Schnorr permitem a realização de agregação de assinaturas de forma eficiente, aumentando assim a segurança e a eficiência do sistema. A chave pública agregada Pagg, gerada pelo esquema de múltiplas assinaturas Musig2, formou uma grande árvore MAST (Merkle Abstract Syntax Tree).
Após a geração do hash raiz da árvore MAST, os validadores realizam transferências de BTC e operações de gravação para o endereço de assinatura de limite gerado pela árvore MAST, permitindo que os dados sejam submetidos da mainnet BTC para a rede de segunda camada. Ao mesmo tempo, cada validador atua como um nó leve SPV (Simplified Payment Verification) do Bitcoin, permitindo que sincronizem o estado da rede BTC de forma segura e sem permissão.
Em resumo:
O Consenso Taproot utiliza Schnorr+Mast para construir gestão descentralizada de múltiplas assinaturas BTC na camada de Bitcoin, enquanto a segunda camada executa uma rede de nós SPV Bitcoin. Tomando um projeto como exemplo, toda a rede de segunda camada opera nós SPV Bitcoin, que podem sincronizar o estado dos dados da camada de Bitcoin, permitindo assim que as informações da segunda camada e da camada de Bitcoin estejam sincronizadas. Para garantir a segurança e confiabilidade da rede de segunda camada, o projeto funde a rede de nós SPV Bitcoin com Aura+Grandpa, ou seja, a rede de nós SPV Bitcoin possui um nível de segurança em termos de consenso BFT. Em outras palavras, a gestão dos ativos da rede de segunda camada não é realizada por alguns signatários múltiplos, mas impulsionada pelo consenso BFT, alcançando assim verdadeira descentralização.
Quatro, outros detalhes técnicos do livro amarelo
Além da estrutura técnica mencionada acima, o white paper do Taproot Consensus explica detalhadamente os detalhes de implementação de tecnologias como assinaturas Schnorr, MAST, nós leves SPV do Bitcoin, Aura+Grandpa, entre outras. Para aqueles que desejam aprender e entender as mais recentes tecnologias do Bitcoin, este white paper é um material de estudo abrangente e detalhado.
Além disso, o livro amarelo também explica detalhadamente o processo de implementação do Musig2 e as diferenças em relação a outros projetos conhecidos do BTC Layer2.
Por exemplo, a estrutura técnica subjacente de um determinado projeto é baseada no protocolo tBTC. O tBTC utiliza multi-assinaturas do Bitcoin para construir uma rede de assinaturas de limiar, cuja estrutura possui uma consistência mais forte em comparação com redes distribuídas tradicionais.
No entanto, o tBTC ainda é uma rede multi-assinatura que requer 9 assinaturas. Para realmente alcançar um sistema que não dependa de indivíduos, mas sim de um consenso, é necessário combinar a rede multi-assinatura com o mecanismo de consenso BFT PoS (Prova de Participação de Tolerância a Falhas Bizantinas). Esta é também a diferença entre redes distribuídas e blockchain; as redes distribuídas enfatizam a distribuição, mas carecem de um consenso de tolerância a falhas bizantinas, enquanto a blockchain, embora seja também uma rede distribuída, depende do consenso de tolerância a falhas bizantinas para funcionar, tornando-se assim uma rede verdadeiramente descentralizada.
O esquema de consenso Taproot adotou este design mais avançado. Ao combinar assinaturas Schnorr, MAST, nós leves SPV do Bitcoin e os mecanismos de consenso tolerante a falhas bizantinas Aura e Grandpa, foi construído um esquema de expansão descentralizado em Layer2 com alta consistência e segurança. Esta fusão não apenas melhorou a escalabilidade e a usabilidade da rede Bitcoin, mas também assegurou a segurança e a consistência da rede de segunda camada.
Resumo
Este livro branco técnico descreve de forma sistemática e abrangente a implementação e os detalhes técnicos do Taproot Consensus, apresentando-nos uma solução de segunda camada para Bitcoin totalmente construída com base na tecnologia nativa do Bitcoin.
O Consenso Taproot não apenas respeita e herda a direção técnica original do Bitcoin, mas também combina inovações técnicas trazidas pelas várias atualizações do Bitcoin, sendo uma verdadeira obra-prima da tecnologia de expansão nativa do Bitcoin.
Com o contínuo desenvolvimento do ecossistema Bitcoin, as pessoas começarão a perceber que a verdadeira solução de segunda camada descentralizada para Bitcoin é o caminho necessário para o desenvolvimento do ecossistema Bitcoin, e soluções como o Taproot Consensus brilharão realmente.
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RebaseVictim
· 08-08 10:24
L2 Estou realmente farto de ver isso.
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RugpullSurvivor
· 08-06 21:26
Nem os cães olham para l2, só vai subir no próximo ano.
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MEVHunterBearish
· 08-06 05:40
Ainda é a mesma armadilha, estou cansado, não há grande diferença em relação ao roll up.
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Ser_This_Is_A_Casino
· 08-06 05:36
Já estão a fazer a mesma coisa outra vez.
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probably_nothing_anon
· 08-06 05:22
莫名其妙bull啊
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YieldHunter
· 08-06 05:13
meh... mais uma l2 prometendo descentralização. mostra-me o tvl primeiro para ser honesto
Taproot Consensus: Marco da tecnologia de expansão nativa do Bitcoin
Marco na tecnologia de expansão nativa do Bitcoin: análise profunda da solução tecnológica Taproot Consensus
Introdução
No dia 20 de maio de 2024, uma importante equipe de desenvolvimento de Layer2 do Bitcoin lançou o livro branco técnico "Taproot Consensus: uma solução BTC Layer2 descentralizada". Este documento descreve em detalhes o mecanismo de implementação do Taproot Consensus, bem como a forma de integrar assinaturas Schnorr, MAST, nós SPV do Bitcoin e outras tecnologias nativas do Bitcoin para construir uma solução BTC Layer2 completamente descentralizada.
Após ler o texto na íntegra, pode-se sentir que o plano de Consenso Taproot proposto por esta equipe é, de fato, uma obra-prima da verdadeira tecnologia de expansão nativa do Bitcoin. Não houve qualquer modificação no código do Bitcoin, mas sim uma combinação inteligente de várias tecnologias centrais do Bitcoin, com uma linha de raciocínio clara e uma estrutura engenhosa.
Antes de aprofundar a leitura do livro amarelo, é necessário rever a evolução técnica do Bitcoin, o que ajuda a entender como o Consenso Taproot foi gradualmente formado a partir da evolução do Bitcoin.
Texto
Um. Revisão da evolução da tecnologia Bitcoin
31 de outubro de 2008
Satoshi Nakamoto publicou um artigo intitulado "Bitcoin: um sistema de dinheiro eletrônico ponto a ponto", que descreveu pela primeira vez de forma completa a implementação técnica do Bitcoin.
No oitavo capítulo do artigo, Satoshi Nakamoto propôs uma solução chamada SPV(Simple Payment Verification), ou verificação de pagamento simples. Esta é uma técnica que permite verificar pagamentos sem a necessidade de executar um nó completo do Bitcoin, apenas mantendo os cabeçalhos dos blocos.
3 de janeiro de 2009
Satoshi Nakamoto minerou o bloco gênese em um pequeno servidor em Helsinque, marcando o nascimento oficial do Bitcoin.
É importante notar que, no código inicial do Bitcoin, Satoshi Nakamoto utilizou a tecnologia de assinatura de curva elíptica (ECDSA), em vez da tecnologia de assinatura de Schnorr, que seria mais adequada para o Bitcoin. Isso não se deve ao fato de a assinatura de curva elíptica ser superior à assinatura de Schnorr, mas sim porque a assinatura de Schnorr ainda não havia sido aberta, permanecendo sob proteção de patente na época. Portanto, Satoshi Nakamoto optou pela assinatura de curva elíptica, que já estava aberta.
A assinatura Schnorr não apenas preserva todas as funcionalidades e suposições de segurança das assinaturas de curva elíptica, mas também supera a limitação de que o Bitcoin só pode implementar até 15 assinaturas múltiplas dentro da estrutura de assinaturas de curva elíptica, permitindo finalmente a gestão conjunta de mais de 1000 endereços de Bitcoin sem afetar a velocidade da assinatura.
2018
Após anos de repetidos testes, alguns desenvolvedores principais do Bitcoin propuseram oficialmente o BIP, sugerindo a introdução de assinaturas Schnorr na rede Bitcoin.
14 de novembro de 2021
Bitcoin concluiu a atualização Taproot, a assinatura Schnorr foi oficialmente integrada na rede Bitcoin, e o Bitcoin deu início a uma nova era de multi-assinatura descentralizada.
Além da assinatura Schnorr, a atualização Taproot também introduziu o MAST (Merkelized Abstract Syntax Trees), ou seja, Árvores de Sintaxe Abstrata de Merkle. Esta é uma tecnologia que confere ao Bitcoin funcionalidades semelhantes a contratos inteligentes, organizando a lógica contratual de múltiplos ramos condicionais na forma de uma árvore Merkle, permitindo que o código do Bitcoin atenda a necessidades funcionais semelhantes a contratos inteligentes (mas limitadas à verificação de pagamentos em Bitcoin, ao contrário dos complexos contratos inteligentes do Ethereum).
A assinatura Schnorr pode expandir endereços de múltiplas assinaturas de Bitcoin para mais de 1000, enquanto o MAST pode acionar endereços de assinatura Schnorr para múltiplas assinaturas por meio de programas de Bitcoin. Portanto, a assinatura Schnorr + MAST pode realizar uma rede de múltiplas assinaturas descentralizada de Bitcoin, que não depende de assinaturas manuais, mas é acionada por instruções de código Bitcoin.
Isto significa que o Bitcoin pode ultrapassar uma camada de limitações de forma descentralizada, permitindo assim a implementação de cenários de negócios mais complexos e ricos na segunda camada.
E a solução Taproot Consensus proposta por esta equipe é a culminação das iterações tecnológicas do Bitcoin ao longo de 13 anos, de 2008 a 2021.
Dois, Visão Geral da Solução de Consenso Taproot
O livro branco da tecnologia Taproot Consensus começa afirmando: "A natureza não Turing completa da rede Bitcoin limita sua capacidade de implementar diretamente soluções de escalonamento Layer2 semelhantes aos Rollups do Ethereum. A camada de contratos script da rede Bitcoin só pode realizar operações de transferência simples e não suporta funções de contratos inteligentes mais complexas. Portanto, construir uma solução de escalonamento Layer2 puramente a partir da camada de script do Bitcoin não é viável."
Esta descrição resume de forma clara a não completude de Turing da rede Bitcoin e a limitação de que os contratos de script do Bitcoin só podem executar operações de transferência de Bitcoin. Portanto, a direção correta para a expansão do Bitcoin não é fazer alterações na rede de camada um do Bitcoin, mas sim utilizar as capacidades existentes do Bitcoin para construir uma solução de escalonamento de camada dois completamente descentralizada para o Bitcoin.
Taproot Consensus é a fusão da tecnologia Taproot do Bitcoin (assinaturas Schnorr e MAST), dos nós leves SPV do Bitcoin e do mecanismo de consenso BFT PoS, construindo uma rede Layer2 descentralizada e altamente consistente.
Três, Explicação detalhada da arquitetura do Consenso Taproot
O Consenso Taproot é composto por três partes: Schnorr+Mast, Bitcoin SPV e Aura+Grandpa.
Schnorr+Mast utiliza as duas grandes tecnologias nativas trazidas pela atualização Taproot do Bitcoin para se combinar, permitindo a gestão descentralizada de múltiplas assinaturas do Bitcoin, sem necessidade de assinatura manual, mas usando o código do Bitcoin para impulsionar.
Então, quem impulsiona esses códigos? É pelo consenso alcançado através da rede de segunda camada que isso acontece.
Como as redes de segunda camada alcançam consenso e como esse consenso é sincronizado com o estado da camada de Bitcoin?
Este é o papel do consenso Bitcoin SPV+BFT POS (Aura+Grandpa).
Bitcoin SPV é um método de verificação de pagamento simples proposto por Satoshi Nakamoto, que permite sincronizar e verificar transações de Bitcoin sem a necessidade de executar um nó completo. Essa característica permite que o Taproot Consensus sincronize o estado do BTC em um ambiente totalmente descentralizado, sem necessidade de qualquer permissão.
Aura+Grandpa é um protocolo de consenso PoS avançado que implementa tolerância a falhas de Bizâncio de forma mais genérica, garantindo a alta consistência dos nós da rede através de um protocolo distribuído (blockchains construídas com a estrutura Substrate geralmente adotam Aura+Grandpa).
Portanto, resumindo o funcionamento das três partes do Consenso Taproot:
"No sistema, cada validador possui uma chave privada BTC para assinaturas Schnorr. As características das assinaturas Schnorr permitem a realização de agregação de assinaturas de forma eficiente, aumentando assim a segurança e a eficiência do sistema. A chave pública agregada Pagg, gerada pelo esquema de múltiplas assinaturas Musig2, formou uma grande árvore MAST (Merkle Abstract Syntax Tree).
Após a geração do hash raiz da árvore MAST, os validadores realizam transferências de BTC e operações de gravação para o endereço de assinatura de limite gerado pela árvore MAST, permitindo que os dados sejam submetidos da mainnet BTC para a rede de segunda camada. Ao mesmo tempo, cada validador atua como um nó leve SPV (Simplified Payment Verification) do Bitcoin, permitindo que sincronizem o estado da rede BTC de forma segura e sem permissão.
Em resumo:
O Consenso Taproot utiliza Schnorr+Mast para construir gestão descentralizada de múltiplas assinaturas BTC na camada de Bitcoin, enquanto a segunda camada executa uma rede de nós SPV Bitcoin. Tomando um projeto como exemplo, toda a rede de segunda camada opera nós SPV Bitcoin, que podem sincronizar o estado dos dados da camada de Bitcoin, permitindo assim que as informações da segunda camada e da camada de Bitcoin estejam sincronizadas. Para garantir a segurança e confiabilidade da rede de segunda camada, o projeto funde a rede de nós SPV Bitcoin com Aura+Grandpa, ou seja, a rede de nós SPV Bitcoin possui um nível de segurança em termos de consenso BFT. Em outras palavras, a gestão dos ativos da rede de segunda camada não é realizada por alguns signatários múltiplos, mas impulsionada pelo consenso BFT, alcançando assim verdadeira descentralização.
Quatro, outros detalhes técnicos do livro amarelo
Além da estrutura técnica mencionada acima, o white paper do Taproot Consensus explica detalhadamente os detalhes de implementação de tecnologias como assinaturas Schnorr, MAST, nós leves SPV do Bitcoin, Aura+Grandpa, entre outras. Para aqueles que desejam aprender e entender as mais recentes tecnologias do Bitcoin, este white paper é um material de estudo abrangente e detalhado.
Além disso, o livro amarelo também explica detalhadamente o processo de implementação do Musig2 e as diferenças em relação a outros projetos conhecidos do BTC Layer2.
Por exemplo, a estrutura técnica subjacente de um determinado projeto é baseada no protocolo tBTC. O tBTC utiliza multi-assinaturas do Bitcoin para construir uma rede de assinaturas de limiar, cuja estrutura possui uma consistência mais forte em comparação com redes distribuídas tradicionais.
No entanto, o tBTC ainda é uma rede multi-assinatura que requer 9 assinaturas. Para realmente alcançar um sistema que não dependa de indivíduos, mas sim de um consenso, é necessário combinar a rede multi-assinatura com o mecanismo de consenso BFT PoS (Prova de Participação de Tolerância a Falhas Bizantinas). Esta é também a diferença entre redes distribuídas e blockchain; as redes distribuídas enfatizam a distribuição, mas carecem de um consenso de tolerância a falhas bizantinas, enquanto a blockchain, embora seja também uma rede distribuída, depende do consenso de tolerância a falhas bizantinas para funcionar, tornando-se assim uma rede verdadeiramente descentralizada.
O esquema de consenso Taproot adotou este design mais avançado. Ao combinar assinaturas Schnorr, MAST, nós leves SPV do Bitcoin e os mecanismos de consenso tolerante a falhas bizantinas Aura e Grandpa, foi construído um esquema de expansão descentralizado em Layer2 com alta consistência e segurança. Esta fusão não apenas melhorou a escalabilidade e a usabilidade da rede Bitcoin, mas também assegurou a segurança e a consistência da rede de segunda camada.
Resumo
Este livro branco técnico descreve de forma sistemática e abrangente a implementação e os detalhes técnicos do Taproot Consensus, apresentando-nos uma solução de segunda camada para Bitcoin totalmente construída com base na tecnologia nativa do Bitcoin.
O Consenso Taproot não apenas respeita e herda a direção técnica original do Bitcoin, mas também combina inovações técnicas trazidas pelas várias atualizações do Bitcoin, sendo uma verdadeira obra-prima da tecnologia de expansão nativa do Bitcoin.
Com o contínuo desenvolvimento do ecossistema Bitcoin, as pessoas começarão a perceber que a verdadeira solução de segunda camada descentralizada para Bitcoin é o caminho necessário para o desenvolvimento do ecossistema Bitcoin, e soluções como o Taproot Consensus brilharão realmente.