BEVM推出具有突破性的Taproot共识,实现去中心化比特币第2层解决方案

2024年5月20日,比特币Layer2开发团队BEVM发布了题为《Taproot共识:一种去中心化的BTC Layer2解决方案》的技术黄皮书。该论文详细介绍了Taproot共识的实现,利用Schnorr签名、MAST和比特币SPV节点等比特币原生技术,构建完全去中心化的BTC Layer2解决方案。Taproot共识代表了比特币原生可扩展性的重大飞跃,创新性地结合了现有的比特币技术,而无需修改比特币的核心代码。

一、比特币技术迭代史

  • 2008年10月31日, 中本聪发表《比特币:一种点对点的电子现金系统》,介绍了比特币和SPV(简单支付验证)的概念。
  • 2009 年 1 月 3 日: 中本聪挖出创世区块,推出比特币。原始代码使用 ECDSA 进行数字签名,而不是当时受专利保护的更合适的 Schnorr 签名。Schnorr 签名保留了 ECDSA 的所有功能和安全假设,并且可以超越 ECDSA 的 15 个签名限制,从而可以管理具有数千个地址的比特币,而不会影响签名速度。
  • 2018 年: 比特币核心开发人员提议将 Schnorr 签名集成到比特币网络中。
  • 2021 年 11 月 14 日:  Taproot 升级集成了 Schnorr 签名并引入了 MAST(Merkelized Abstract Syntax Trees),实现了类似智能合约的功能和去中心化的多重签名管理。
  • BEVM 的 Taproot 共识解决方案以这些进步为基础,结合 Schnorr 签名和 MAST 来管理多重签名地址并在比特币 Layer2 中实现复杂的业务场景。

二、Taproot共识方案概述:

黄皮书开篇强调了比特币的非图灵完备性以及智能合约功能有限,主张利用比特币现有的能力构建去中心化的Layer2解决方案,而不是修改比特币Layer1。

BEVM 的 Taproot 共识结合了比特币的 Taproot 技术(Schnorr 签名和 MAST)、比特币 SPV 轻节点和 BFT PoS 共识机制,以创建一个去中心化且一致的 Layer2 网络。

三、Taproot共识架构详解

BEVM推出具有突破性的Taproot共识,实现去中心化比特币第2层解决方案

Taproot 共识架构由三个主要组件组成:Schnorr+MAST、比特币 SPV 和 Aura+Grandpa。

· Schnorr+MAST: 利用Taproot升级而来的这些技术,实现由比特币代码驱动的去中心化比特币多重签名管理。

· 比特币 SPV: 无需运行完整节点即可同步和验证比特币交易。

· Aura + Grandpa: 先进的 PoS 共识协议,实现拜占庭容错,确保网络节点之间的高度一致性。

在 BEVM 系统中,每个验证者都持有一个用于 Schnorr 签名的 BTC 私钥。聚合公钥形成 MAST 树,实现 BTC 转账和写入阈值签名地址。验证者充当比特币 SPV 轻节点,安全且无需许可地同步 BTC 网络状态。Aura+Grandpa 确保 Layer2 网络的安全性和可信赖性,资产由 BFT 共识管理。

Taproot共识的运作原理是:“在BEVM系统中,每个验证者都持有一个用于Schnorr签名的BTC私钥。Schnorr签名的特性可以实现高效的签名聚合,从而提高系统的安全性和效率。

通过Musig2多重签名方案生成的聚合公钥Pagg形成一个大的MAST(Merkle抽象语法树)。验证者在生成MAST树的根哈希后,对MAST树生成的阈值签名地址进行BTC转账和签名,从而实现从BTC主网向BEVM网络提交数据。

每个验证者还充当比特币SPV(简化支付验证)轻节点,使他们能够安全且无需许可地同步BTC网络状态。”

四、黄皮书的其他技术细节——真正的去中心化

黄皮书还详细介绍了 Schnorr 签名、MAST、比特币 SPV 轻节点和 Aura+Grandpa 的实现,为对比特币技术感兴趣的人提供了全面的技术概述。它解释了 Musig2 的实现,并与使用 tBTC 协议的其他 BTC Layer2 项目(如 Mezo)进行了对比。与依赖九个签名者网络的 tBTC 不同,Taproot 共识将多重签名网络与 BFT PoS 共识相结合,实现了真正的去中心化。

此外,黄皮书还介绍了Musig2的实现过程,以及与Mezo、Taproot Consensus等其他BTC Layer2项目的区别。Mezo的底层技术架构基于tBTC协议,利用比特币多重签名构建门限签名网络,相比传统分布式网络具有强一致性。

但tBTC依然依赖于9个签名者组成的网络,而真正去中心化的系统应该是共识驱动的,将多重签名网络与BFT PoS(拜占庭容错权益证明)共识机制相结合。这是分布式网络与区块链的区别,分布式网络强调分布式,缺乏拜占庭容错共识,而区块链虽然也是分布式网络,但由拜占庭容错共识驱动,实现了真正的去中心化。

Taproot Consensus解决方案采用了这种更先进的设计,通过整合Schnorr签名、MAST、比特币SPV轻节点以及Aura和Grandpa拜占庭容错共识机制,构建了高一致性、安全的去中心化Layer2可扩展性解决方案。这种集成增强了比特币网络的可扩展性和可用性,并确保了 BEVM 网络的安全性和一致性。

结论

BEVM 团队的技术黄皮书全面介绍了 Taproot 共识,这是一种完全基于比特币原生技术构建的比特币 Layer2 解决方案。它尊重并创新了比特币原有的技术方向,使其成为比特币原生可扩展技术的真正演进。随着比特币生态系统的发展,像 Taproot 共识这样的解决方案将对其发展至关重要,是真正去中心化的比特币 Layer2 解决方案的重要基石。

关于 BEVM

BEVM 是第一个完全去中心化、兼容 EVM 的比特币第 2 层解决方案。它允许以太坊生态系统 DApp 在比特币上运行,使用 BTC 作为 gas。BEVM 通过为去中心化应用程序提供安全且可扩展的平台来增强比特币的实用性。该系统集成了先进的共识机制、跨链交互和强大的数据完整性,以确保无缝体验。BEVM 旨在通过提供更高的可扩展性、安全性以及与流行的以太坊工具和应用程序的兼容性来在比特币生态系统中进行创新。

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