Bitcoin'in yerel teknolojisinin zirvesi: Taproot Konsensüs teknolojisi çözümünün derin analizi

2024 yılı Mayıs ayının 20'sinde, bir Bitcoin Layer2 geliştirme ekibi "Taproot Consensus: Merkeziyetsiz Bir BTC Layer2 Çözümü" teknik sarı kitabını resmi olarak yayımladı. Bu belge, Taproot Consensus'un uygulanma yöntemlerini ve tamamen merkeziyetsiz bir BTC Layer2 çözümü inşa etmek için Schnorr imzaları, MAST, Bitcoin SPV düğümleri gibi Bitcoin'e özgü teknolojilerin nasıl kullanılacağını detaylı bir şekilde açıklamaktadır.

Metni tamamen okuduktan sonra, bu ekibin sunduğu Taproot Consensus çözümünün Bitcoin'in yerel genişleme teknolojisinin bir zirve eseri olduğunu hissedebilirsiniz. Bitcoin'in kodunda herhangi bir değişiklik yapmadan, Bitcoin'in birkaç temel teknolojisini ustaca bir araya getirmiştir; düşünce yapısı sade ve yapısı zekicedir.

Resmi olarak sarı kitabı yorumlamadan önce, Bitcoin'in teknik gelişim sürecini gözden geçirmek önemlidir, böylece Taproot Konsensüsü'nün Bitcoin'in evrimsel bağlamından nasıl ortaya çıktığını anlayabiliriz.

I. Bitcoin Teknolojisinin Gelişim Tarihi

31 Ekim 2008'de, Satoshi Nakamoto "Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System" başlıklı makalesini yayımladı ve Bitcoin'in tam teknik uygulama planını resmi olarak sundu. Makalenin sekizinci bölümünde, SPV ( Basit Ödeme Doğrulama ) çözümü, yani yalnızca Bitcoin tam düğümü çalıştırmadan, yalnızca blok başlıklarını saklayarak ödemeleri doğrulama tekniği olarak bahsedilmektedir.

3 Ocak 2009'da, Satoshi Nakamoto Helsinki'deki küçük bir sunucuda Genesis bloğunu madencilik yaptı ve Bitcoin'in resmi olarak doğuşunu simgeledi. Dikkat edilmesi gereken bir nokta, Bitcoin'in resmi kodunun, Bitcoin için daha uygun olan Schnorr imza teknolojisi yerine, Eliptik Eğri İmza Teknolojisi (ECDSA) kullanmasıdır. Bunun sebebi, o dönemde Schnorr imzasının henüz açık kaynak olmaması ve patent koruma süresinde olmasıdır.

Schnorr imzaları, eliptik eğri imzalarının tüm işlevlerini ve güvenlik varsayımlarını korurken, Bitcoin'in en fazla 15 imzalı çoklu imza ile sınırlı olma kısıtlamasını aşar ve sonunda 1000'den fazla adresin Bitcoin'i ortak yönetmesini sağlar ve imza hızını etkilemez.

2018 yılında, yıllarca süren doğrulamanın ardından, Bitcoin'in ana geliştiricileri BIP'i resmi olarak önerdi ve Schnorr imzasının Bitcoin ağına entegre edilmesini önerdi.

14 Kasım 2021'de, Bitcoin Taproot yükseltmesini tamamladı, Schnorr imzası resmi olarak Bitcoin ağına dahil edildi ve Bitcoin yeni bir merkeziyetsiz çoklu imza dönemine girdi.

Schnorr imzalarının yanı sıra, Taproot güncellemesi MAST'ı (Merkelized Abstract Syntax Trees) da tanıttı. Bu, Bitcoin'e akıllı sözleşmelere benzer işlevsellik kazandıran bir teknolojidir; birden fazla koşul dalının sözleşme mantığını Merkle ağacı biçiminde düzenleyerek, Bitcoin kodunun akıllı sözleşmelere benzer işlevleri (ancak yalnızca Bitcoin ödeme doğrulamasıyla sınırlı, Ethereum'un karmaşık akıllı sözleşmelerinden farklı olarak) yerine getirmesini sağlar.

Schnorr imzası, Bitcoin çoklu imza adreslerini 1000+ a kadar genişletebilirken, MAST, Bitcoin programı aracılığıyla Schnorr imza adreslerini çoklu imza işlemleri için yönlendirebilir. Bu nedenle, Schnorr imzası + MAST kombinasyonu, manuel imza gerektirmeyen, Bitcoin kodu talimatlarıyla yönlendirilen merkeziyetsiz bir Bitcoin çoklu imza ağı oluşturabilir.

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

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

İki, Taproot Konsensüs Çözümü Genel Bakış

Taproot Konsensüs Teknolojisi sarı belgesinin başlangıcında şöyle belirtilmektedir: "Bitcoin ağının non-Turing tamamlanabilirliği, onun doğrudan Ethereum Rollup gibi Layer2 genişletme çözümlerini gerçekleştirmesini sınırlamaktadır. Bitcoin ağının script sözleşme katmanı yalnızca basit transfer işlemleri gerçekleştirebilir, daha karmaşık akıllı sözleşme işlevlerini destekleyemez. Bu nedenle, yalnızca Bitcoin script katmanından Layer2 genişletme çözümleri inşa etmek mümkün değildir."

Bu açıklama, Bitcoin ağının Turing mükemmeliyeti olmayan yapısını ve Bitcoin akıllı sözleşmelerinin yalnızca Bitcoin transfer işlemlerini gerçekleştirebilme özelliklerini yüksek bir şekilde özetlemektedir. Bu nedenle, Bitcoin genişlemesinin doğru yönü, Bitcoin'in birinci katman ağında değişiklikler yapmak değil, mevcut Bitcoin yeteneklerini kullanarak tamamen merkeziyetsiz bir Bitcoin ikinci katman genişleme çözümü inşa etmektir.

Taproot Konsensüsü, Bitcoin'in Taproot teknolojisini (Schnorr imzası ve MAST), Bitcoin SPV hafif düğümleri ve BFT PoS konsensüs mekanizmasını bir araya getirerek, merkeziyetsiz ve yüksek uyumlu bir Layer2 ağı oluşturmuştur.

Üç, Taproot Konsensüs Mimarisinin Ayrıntılı Açıklaması

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

Schnorr+Mast, Bitcoin Taproot yükseltmesi ile gelen bu iki yerel teknolojiyi birleştirerek, Bitcoin'in merkeziyetsiz çoklu imza yönetimini sağlayabilir ve bunu insan imzası kullanmadan, Bitcoin kodunu kullanarak gerçekleştirebilir.

Bu kodlar, ikinci katman ağlarının sağladığı konsensüs ile çalışır. İkinci katman ağları nasıl konsensüs sağlıyor ve bu konsensüs, Bitcoin'in birinci katmanı ile nasıl durum senkronizasyonu gerçekleştiriyor, işte bu Bitcoin SPV+BFT POS konsensüsü (Aura+Grandpa) işlevi.

Bitcoin SPV, Satoshi Nakamoto tarafından önerilen basit ödeme doğrulama yöntemidir; tam düğüm çalıştırmadan Bitcoin işlemlerini senkronize edip doğrulamayı sağlar. Bu özellik, Taproot Konsensüsü'nün tamamen merkeziyetsiz bir ortamda, herhangi bir izin gerektirmeden BTC durumunu senkronize etmesine olanak tanır.

Aura+Grandpa, Byzantine hata toleransını sağlamak için genel bir yüksek düzey PoS konsensüs protokolüdür ve dağıtık protokol aracılığıyla ağ düğümlerinin yüksek tutarlılığını garanti eder (Substrate çerçevesi ile inşa edilen blok zincirlerinin çoğu Aura+Grandpa kullanır).

Taproot Konsensüsü'nün üç bölümünün çalışma prensiplerini özetleyin:

Sistem içinde, her doğrulayıcı Schnorr imzası için bir BTC özel anahtarına sahiptir. Schnorr imzasının özellikleri, etkili imza toplama işlemlerini gerçekleştirmesine olanak tanır ve böylece 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 ağacından oluşturulan eşik imza adresine BTC transferi ve kazıma işlemi yaparak BTC ana ağının ikinci katman ağına veri göndermesini sağlar. Aynı zamanda her doğrulayıcı, Bitcoin SPV (Basitleştirilmiş Ödeme Doğrulaması) hafif düğümü olarak görev yaparak BTC ağ durumunu güvenli ve izinsiz bir şekilde senkronize etmesini sağlar.

Kısacası:

Taproot Konsensüsü, Bitcoin birinci katmanında Schnorr+Mast kullanarak merkeziyetsiz BTC çoklu imza yönetimi oluşturur, ikinci katmanda Bitcoin SPV düğüm ağı çalıştırır. Belirli bir ikinci katman ağı örneği olarak, bu ağ tamamen Bitcoin SPV düğümleri ile çalışır, bu düğümler Bitcoin birinci katmanının veri durumunu senkronize edebilir, böylece ikinci katman ağı ve Bitcoin birinci katmanı arasında bilgi senkronizasyonu sağlanır. İkinci katman ağının güvenli ve güvenilir olmasını sağlamak için, bu çözüm Bitcoin SPV düğüm ağını ve Aura+Grandpa'yı birleştirir; yani Bitcoin SPV düğüm ağının BFT konsensüs seviyesi güvenlik seviyesine sahip olmasını sağlar. Bu, ikinci katman ağındaki varlıkları yönetenlerin bazı çoklu imza sahipleri değil, BFT konsensüsüne dayalı olması anlamına gelir, böylece gerçekten merkeziyetsizlik sağlanır.

Dördüncü, Sarı Kitap Diğer Teknik Detaylar

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

Bununla birlikte, sarı kitap Musig2'nin uygulama sürecini ve diğer bilinen BTC Layer2 projelerinden farklarını da ayrıntılı olarak açıklamaktadır.

Bazı projelerin altyapı teknolojisi tBTC protokolüne dayanmaktadır. tBTC, Bitcoin çoklu imzaları kullanarak bir eşik imza ağı oluşturmuştur; bu yapı, geleneksel dağıtık ağlara kıyasla daha güçlü bir tutarlılığa sahiptir.

Ancak, tBTC hala 9 kişinin imzasını gerektiren çoklu imza ağıdır. Gerçekten insan yerine konsensüse dayalı bir sistem gerçekleştirmek için, çoklu imza ağını BFT PoS (Bizans Hata Toleransı Hisse Kanıtı) konsensüs mekanizması ile birleştirmek gerekecektir. Bu, dağıtık ağlar ile blok zincirinin farkıdır; dağıtık ağlar dağıtık vurgularken, Bizans hata toleransı konsensüsünden yoksundur. Oysa blok zinciri de bir dağıtık ağdır, ancak Bizans hata toleransı konsensüsü ile çalıştığı için gerçekten merkeziyetsiz bir ağdır.

Taproot Konsensüs planı, daha gelişmiş bir tasarımı benimsemiştir. Schnorr imzaları, MAST, Bitcoin SPV hafif düğümleri ve Aura ile Grandpa Bizans hata toleransı konsensüs mekanizmalarını birleştirerek, yüksek tutarlılık ve güvenlikte merkeziyetsiz bir Layer2 genişletme çözümü oluşturmuştur. Bu birleşim, hem Bitcoin ağının genişletilebilirliğini ve kullanılabilirliğini artırmakta hem de ikinci katman ağının güvenliğini ve tutarlılığını sağlamaktadır.

Özet

Bu teknik sarı kitap, Taproot Konsensüsü'nün uygulanma planını ve teknik detaylarını sistematik ve kapsamlı bir şekilde tanımlamakta ve tamamen Bitcoin'in yerel teknolojisine dayanan bir Bitcoin ikinci katman çözümünü sergilemektedir.

Taproot Konsensusu, yalnızca Bitcoin'in mevcut teknik yönünü saygı gösterip miras almakla kalmayıp, aynı zamanda Bitcoin'in geçmişteki tüm güncellemelerinden gelen teknikleri kombinleyerek yenilikçi bir yaklaşım sunmaktadır. Bu, gerçek anlamda Bitcoin'in yerel genişleme teknolojisinin bir zirve eseridir.

Bitcoin ekosisteminin sürekli gelişimiyle birlikte, insanlar gerçekten merkeziyetsiz Bitcoin ikinci katman çözümlerinin Bitcoin ekosisteminin gelişimi için zorunlu bir yol olduğunu giderek daha fazla fark edecekler ve Taproot Consensus gibi bu tür bir çözüm gerçekten parlayacak.