Bitcoin'in yerel genişletme teknolojisindeki yeni kilometre taşı: Derinlemesine Taproot Konsensüs teknik çözümü

Giriş

20 Mayıs 2024'te, önemli bir Bitcoin Layer2 geliştirme ekibi "Taproot Consensus: Merkeziyetsiz bir BTC Layer2 çözümü" adlı teknik beyaz kitabını yayınladı. Bu belge, Taproot Consensus'un uygulama mekanizmasını ayrıntılı bir şekilde açıklamakta ve Schnorr imzaları, MAST, Bitcoin SPV düğümleri gibi Bitcoin'e özgü teknolojileri entegre ederek tamamen merkeziyetsiz bir BTC Layer2 çözümünün nasıl inşa edileceğini ortaya koymaktadır.

Metni tam olarak okuduktan sonra, bu ekibin önerdiği Taproot Konsensüs çözümünün gerçekten Bitcoin'in yerel genişleme teknolojisinin bir sentezi olduğunu hissedebilirsiniz. Bitcoin'in kodunu herhangi bir şekilde değiştirmeden, birkaç Bitcoin'in çekirdek teknolojisini ustaca bir araya getiriyor, fikirler net ve yapı karmaşık.

Taproot Konsensüsü'nün Bitcoin'in gelişim sürecinden nasıl kademeli olarak oluştuğunu anlamak için, sarı kitabı derinlemesine incelemeden önce Bitcoin'in teknik evrim sürecini gözden geçirmek gereklidir.

Ana Metin

Bir. Bitcoin teknolojisinin evrimi üzerine bir inceleme

31 Ekim 2008

Satoshi Nakamoto, "Bitcoin: P2P Elektronik Nakit Sistemi" başlıklı bir makale yayınladı ve bu makalede Bitcoin'in teknik gerçekleştirimini ilk kez tam olarak açıkladı.

Makalenin sekizinci bölümünde, Satoshi Nakamoto, SPV( Basit Ödeme Doğrulaması) adı verilen bir çözümü önerdi. Bu, Bitcoin tam düğümü çalıştırmadan, yalnızca blok başlıklarını saklayarak ödemeleri doğrulamanıza olanak tanıyan bir teknik yöntemdir.

3 Ocak 2009

Satoshi Nakamoto, Helsinki'deki küçük bir sunucuda Genesis bloğunu madencilik yaptı ve Bitcoin'in resmi doğuşunu simgeledi.

Dikkate değer bir nokta, Bitcoin'in başlangıç kodunda Satoshi Nakamoto'nun, Bitcoin için daha uygun olan Schnorr imza teknolojisi yerine Eliptik Eğri İmza Teknolojisini (ECDSA) kullanmasıdır. Bu, Eliptik Eğri İmza'nın Schnorr İmza'dan daha iyi olması nedeniyle değil, o dönemde Schnorr İmza'nın henüz açık kaynak olmaması ve patent koruma süresinde olması nedeniyle olmuştur. Bu nedenle Satoshi Nakamoto, zaten açık kaynak olan Eliptik Eğri İmza'yı seçmiştir.

Schnorr imzaları, yalnızca eliptik eğri imzasının tüm işlevlerini ve güvenlik varsayımlarını korumakla kalmaz, aynı zamanda eliptik eğri imza çerçevesinin Bitcoin'in en fazla 15 katmanlı çoklu imza ile sınırlı olma kısıtlamasını aşar ve nihayetinde 1000'den fazla adresin Bitcoin'i ortak yönetmesini sağlar ve imza hızını etkilemez.

2018 yılı

Yıllarca süren tekrar doğrulamanın ardından, bazı Bitcoin çekirdek geliştiricileri BIP'i resmi olarak önerdi ve Schnorr imzasının Bitcoin ağına dahil edilmesini tavsiye etti.

14 Kasım 2021

Bitcoin, Taproot yükseltmesini tamamladı, Schnorr imzası resmi olarak Bitcoin ağına dahil edildi, Bitcoin yeni bir merkeziyetsiz çok imzalı döneme girdi.

Schnorr imzasının yanı sıra, Taproot yükseltmesi MAST (Merkelized Abstract Syntax Trees) yani Merkel soyut sözdizimi ağaçlarını da tanıttı. Bu, Bitcoin'e benzer akıllı sözleşme işlevselliği kazandıran bir tekniktir; birden fazla koşul dalının sözleşme mantığını Merkle ağacı biçiminde düzenleyerek, Bitcoin kodunun akıllı sözleşme işlevselliği gereksinimlerini karşılamasını sağlar (ancak yalnızca Bitcoin ödeme doğrulaması için, Ethereum'un karmaşık akıllı sözleşmelerinden farklı olarak).

Schnorr imzaları, Bitcoin çoklu imza adreslerini 1000+'ye kadar genişletebilirken, MAST, Bitcoin programları aracılığıyla Schnorr imza adreslerini çoklu imza işlemleri için yönlendirebilir. Bu nedenle, Schnorr imzası + MAST, insan imzasına bağımlı olmadan, Bitcoin kod talimatları tarafından yönlendirilen merkeziyetsiz bir Bitcoin çoklu imza ağı sağlayabilir.

Bu, Bitcoin'in güvene dayanmayan bir şekilde bir katmanın sınırlamalarını aşabileceği ve böylece ikinci katmanda daha karmaşık ve zengin iş senaryoları gerçekleştirebileceği anlamına geliyor.

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

İki, Taproot Konsensüsü çözümünün genel görünümü

Taproot Konsensüs teknolojisi sarı kitapçığı girişinde şunları belirtiyor: "Bitcoin ağının Turing-tamamlayıcı olmama özelliği, onun doğrudan Ethereum'un Rollup'ına benzer Layer2 genişletme çözümlerini gerçekleştirme yeteneğini sınırlamaktadır. Bitcoin ağının script sözleşme katmanı yalnızca basit para transferi işlemleri gerçekleştirebilir, daha karmaşık akıllı sözleşme işlevlerini destekleyemez. Bu nedenle, yalnızca Bitcoin script katmanından Layer2 genişletme çözümleri oluşturmak mümkün değildir."

Bu açıklama, Bitcoin ağının Turing tamamlayıcılığı olmayan yapısını ve Bitcoin akıllı sözleşmelerinin yalnızca Bitcoin transfer işlemlerini gerçekleştirebilme sınırlamasını yüksek düzeyde özetlemektedir. Bu nedenle, Bitcoin'in genişlemesi için doğru yön, Bitcoin birinci katman ağı üzerinde değişiklik yapmak değil, Bitcoin'in mevcut yeteneklerini kullanarak tamamen merkeziyetsiz bir Bitcoin ikinci katman genişleme çözümü oluşturmaktır.

Taproot Konsensüsü, Bitcoin'in Taproot teknolojisini (Schnorr imzası ve MAST), Bitcoin SPV hafif düğümlerini ve BFT PoS konsensüs mekanizmasını bir araya getirerek, merkeziyetsiz ve yüksek derecede tutarlı bir Layer2 ağ oluşturmaktadır.

Üç, Taproot Konsensüs Mimarisi Detayları

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

Schnorr+Mast, Bitcoin Taproot yükseltmesinin getirdiği bu iki yerel teknolojiyi birleştirerek, Bitcoin'in merkeziyetsiz çoklu imza yönetimini gerçekleştirebilir ve manuel imzaya gerek kalmadan, Bitcoin kodunu kullanarak çalıştırabilir.

Peki, bu kodları kim yönetiyor? İki katmanlı ağ üzerinden sağlanan konsensüs ile yönetiliyor.

İkincil ağ nasıl konsensüs sağlar ve bu konsensüs nasıl Bitcoin birinci katmanı ile durum senkronizasyonu gerçekleştirir?

Bu, Bitcoin SPV+BFT POS konsensüsünün (Aura+Grandpa) işlevidir.

Bitcoin SPV, Satoshi Nakamoto tarafından önerilen basit ödeme doğrulama yöntemidir. Tam düğüm çalıştırmadan, Bitcoin işlemlerini senkronize edebilir ve doğrulayabilir. Bu özellik, Taproot Konsensüsü'nün tamamen merkeziyetsiz bir ortamda, herhangi bir izin almadan BTC durumunu senkronize etmesine olanak tanır.

Aura+Grandpa, yüksek düzeyde PoS konsensüs protokolü olarak, genel olarak uygulanabilen bir Bizans hatası toleransı sağlar ve dağıtık protokol aracılığıyla ağ düğümlerinin yüksek tutarlılığını güvence altına alır (Substrate çerçevesinde inşa edilen blok zincirleri genellikle Aura+Grandpa kullanır).

Bu nedenle, Taproot Konsensüsünün üç bölümünün çalışma prensibini özetleyelim:

"Sistem içinde, her doğrulayıcı, Schnorr imzası için bir BTC özel anahtarı bulundurur. Schnorr imzasının özellikleri, etkili imza birleştirmeyi mümkün kılarak sistemin güvenliğini ve verimliliğini artırır. Musig2 çoklu imza şemasından üretilen birleşik genel anahtar Pagg, büyük bir MAST (Merkle Abstract Syntax Tree) ağacı oluşturur."

MAST ağacının kök hash değeri oluşturulduktan sonra, doğrulayıcılar MAST ağacı tarafından üretilen eşik imza adresine BTC transferi ve mühürleme işlemi yaparak BTC ana ağının ikinci katman ağına veri gönderme işlevini gerçekleştirir. Aynı zamanda her doğrulayıcı Bitcoin SPV (Basitleştirilmiş Ödeme Doğrulaması) hafif düğümü olarak hareket eder, bu da onların BTC ağ durumunu güvenli ve izinsiz bir şekilde senkronize etmelerini sağlar.

Kısacası:

Taproot Konsensüsü, Bitcoin birinci katmanında Schnorr+Mast kullanarak merkeziyetsiz BTC çoklu imza yönetimi oluşturur, ikinci katmanda Bitcoin SPV düğüm ağı çalıştırır. Bir projeyi örnek alırsak, bu ikinci katman ağı tamamen Bitcoin SPV düğümleriyle çalışmaktadır, bu düğümler Bitcoin birinci katmanının veri durumunu senkronize edebilir, böylece ikinci katmanın ve Bitcoin birinci katmanının bilgileri senkronize olabilir. İkinci katman ağının güvenli ve güvenilir olmasını sağlamak için, bu proje Bitcoin SPV düğüm ağını Aura+Grandpa ile birleştirmiştir, yani Bitcoin SPV düğüm ağına BFT konsensüs seviyesinde güvenlik seviyesi kazandırmıştır. Diğer bir deyişle, ikinci katman ağındaki varlıkları yöneten bazı çoklu imza sahipleri değil, BFT konsensüsüne dayanarak hareket eden bir sistemdir ve böylece gerçek bir merkeziyetsizlik sağlanır.

Dört, Sarı Kitap Diğer Teknik Detaylar

Yukarıda belirtilen teknik çerçevelerin yanı sıra, Taproot Consensus sarı kitabı Schnorr imzası, MAST, Bitcoin SPV hafif düğümleri, Aura+Grandpa gibi teknolojilerin uygulama ayrıntılarını da kapsamlı bir şekilde açıklamaktadır. Bitcoin'in en son teknolojilerini öğrenmek ve anlamak isteyenler için bu sarı kitap kapsamlı ve detaylı bir öğrenme kaynağıdır.

Ayrıca, sarı kitap Musig2'nin uygulama sürecini ve diğer tanınmış BTC Layer2 projelerinden farklarını da ayrıntılı bir şekilde açıklamaktadır.

Örneğin, bir projenin alt yapı teknolojisi tBTC protokolüne dayanmaktadır. tBTC, Bitcoin çoklu imzasını kullanarak bir eşik imza ağı oluşturmuştur; bu yapı, geleneksel dağıtılmış ağlara göre daha güçlü bir tutarlılığa sahiptir.

Ancak, tBTC hala 9 kişinin imzasını gerektiren bir çoklu imza ağıdır. Gerçekten insanlara değil, konsensüse dayalı bir sistem gerçekleştirmek için, çoklu imza ağını BFT PoS (Byzantine Fault Tolerant Proof of Stake) konsensüs mekanizmasıyla birleştirmek gerekmektedir. Bu, dağıtık ağlar ile blockchain'in farkıdır; dağıtık ağlar dağıtık yapıyı vurgularken, Byzantine Fault Tolerant konsensüs eksikliği vardır; oysa blockchain de bir dağıtık ağdır, ancak Byzantine Fault Tolerant konsensüsüne dayanarak çalışır ve 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 tutarlılık ve güvenlikte merkeziyetsiz bir Layer2 genişletme çözümü oluşturulmuştur. Bu entegrasyon, Bitcoin ağının genişletilebilirliğini ve kullanılabilirliğini artırmakla kalmamış, aynı zamanda ikinci katman ağının güvenliğini ve tutarlılığını da garanti etmiştir.

Özet

Bu teknik sarı kitap, Taproot Konsensüsü'nün uygulama planını ve teknik detaylarını sistematik ve kapsamlı bir şekilde açıklamakta ve bize tamamen Bitcoin'in yerel teknolojisine dayanan bir Bitcoin ikinci katman çözümünü göstermektedir.

Taproot Konsens, sadece Bitcoin'in mevcut teknik yönünü saygı ve miras almakla kalmayıp, aynı zamanda Bitcoin'in geçmişteki güncellemelerinden gelen teknolojileri birleştirerek yenilikçi bir şekilde bir araya getirir ve gerçek anlamda Bitcoin'in yerel genişleme teknolojisinin bir başyapıtıdır.

Bitcoin ekosisteminin sürekli gelişimiyle birlikte, insanlar gerçek anlamda merkeziyetsiz Bitcoin ikinci katman çözümlerinin Bitcoin ekosisteminin gelişimi için kaçınılmaz bir yol olduğunu giderek daha fazla fark edeceklerdir ve Taproot Consensus gibi bu tür bir çözüm gerçekten parlayacaktır.