ビットコインのネイティブ拡張テクノロジーセット - BEVMテクノロジーイエローペーパーの説明

序文:

2024年5月20日、ビットコイン・レイヤー2開発チームであるBEVMは、テクニカルイエローペーパー「TaprootConsnesus A Decentralised BTC Layer2 Solution "を正式に発表しました。

イエローペーパーでは、Taproot Consnesusがどのように実装されているか、また、Schnorr署名、MAST、Bitcoin SPVノードなどのビットコインネイティブテクノロジーと組み合わせて、完全に分散化されたBTC Layer2ソリューションを構築するためにどのように使用できるかが詳細に説明されています。

記事全体を読み終えて、BEVMチームが提案したTaproot Consnesusソリューションは、まさにビットコインのネイティブな拡張技術の集合体だと感じました。その代わり、Taproot Consnesusは、ビットコインの主要なネイティブ技術のいくつかを、シンプルで巧妙な構造で組み合わせたものです。

イエローペーパーに入る前に、ビットコインのテクノロジーの反復の歴史を見て、Taproot Consnesusがどのようにビットコインの進化から生まれたかを理解することが重要です。

本文：

I.ビットコインの技術の変遷の歴史

ビットコインの技術の歴史

2008年10月31日

サトシ・ナカモトは「Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System」と題する論文を発表し、ビットコインの完全な技術的実装を正式に提案した。

論文の第8章で、サトシ・ナカモトはSPV ( Simple Payment Verification ) と呼ばれるソリューションに言及している。これは、完全なビットコインノードを実行することなく、ブロックヘッダのみを保存して支払いを検証する方法である。技術的な意味です。

2009年1月3日

サトシ・ナカモトは、ヘルシンキにある小さなサーバーで創世記のブロックを採掘し、ビットコインが正式に誕生したことを示しました。正式に誕生したのです。

ビットコインの公式コードにおいて、サトシ・ナカモトが楕円曲線デジタル署名アルゴリズム（ECDSA）を使用し、より適切なECDSAを使用しなかったことは注目に値する。その理由は、Elliptic Curve Digital Signature AlgorithmがSchnorr Signature Algorithmより優れているということではなく、Schnorr Signature Algorithmはオープンソースではなく、まだ特許保護下にあったため、Satoshi NakamotoはすでにオープンソースであったElliptic Curve Digital Signature Algorithmを2番目に良い選択として選んだのです。

シュナー署名は、楕円曲線署名のすべての機能とセキュリティの前提条件を保持すると同時に、ビットコインの楕円曲線署名の技術的枠組みを突破することができます唯一の15のマルチ署名の制約の最大値を達成することができ、最終的にはビットコインの1000 +アドレスの共同管理を達成するために、署名の速度に影響を与えません。

2018年に

何年も検証を繰り返した結果、ビットコイン・コアの開発者であるグレゴリー・マクスウェル氏らが正式に提案した。BIPを提案し、ビットコインネットワークへのシュナー署名の導入を提案した。

2021年11月14日 

ビットコインが正式にTaprootアップグレードを完了し、Schnorr署名が正式にビットコインネットワークに組み込まれる。ビットコインは分散型マルチ署名の新時代を開いた。

Schnorr署名に加えて、Taprootのアップグレードでは、ビットコインのスマートコントラクトのような機能を与える技術であるMAST（Merkelised Abstract Syntax Trees）も導入されました。これは、複数の条件分岐のコントラクトロジックをメルクル木に整理することで実現され、つまりビットコインのコードにスマートコントラクトのような機能要件を実装することを可能にする（ただし、イーサリアムの複雑なスマートコントラクトとは対照的に、ビットコインの支払い検証に限定される）。

シュナー署名は最大1,000以上のビットコインアドレスにマルチ署名でき、MASTはシュナー署名アドレスを駆動するビットコインプログラムを使用してマルチ署名を駆動できるため、シュナー署名＋MASTは、人が署名する必要なく、命令を駆動するビットコインコードを介して、分散型ビットコインマルチ署名ネットワークを実現できます。ネットワークを構築することができます。

これは、ビットコインを脱信託して第1層の制約を取り除き、ビットコインの第2層に移行して、より複雑で豊かなビジネスシナリオを実現できることを意味します。

BEVMチームが提案するTaproot Consnesusソリューションは、2008年から2021年までの13年間にわたるビットコインに関する技術の反復の集大成です。

Taproot Consnesusソリューションの概要：

Taproot Consnesusビットコインネットワークの非チューリング完全な性質は、イーサリアムのロールアップのようなレイヤー2拡張を直接実装する能力を制限します。ビットコインネットワークのスクリプトコントラクトレイヤーは単純な送金しか実行できず、より複雑なスマートコントラクト機能をサポートできない。そのため、ビットコインのスクリプト層だけでLayer2拡張機能を構築することは不可能です。

冒頭の段落は非常に一般的なもので、ビットコインネットワークのチューリング完全でない性質と、ビットコインのスクリプトコントラクトがビットコインの送金しか実行できないという事実を指摘しています。したがって、ビットコインの拡張の正しい方向性は、ネットワークの最初のレイヤーを構築することではなく、ビットコインにすでに存在する機能を使用して、完全に分散化されたビットコインのレイヤー2拡張機能を構築することです。中央集権的なビットコインレイヤー2のスケーリングソリューション。

タップルートコンセンサスは、ビットコインのタップルート技術（シュナー署名とMAST）、ビットコインのSPVライトノード、BFT PoSコンセンサスメカニズムを組み合わせ、分散型で一貫性の高いLayer2ネットワークを構築している。

Taproot Consnesusアーキテクチャの詳細

BEVMチームによって提案されたTaprootコンセンサスは、Schnorr+Mast、Bitcoin SPV、Aura+Grandpaの3つの部分から構成されています。のコンポーネントで構成されています。

Schnorr+Mastすでに述べたように、ビットコインのTaprootアップグレードによってもたらされたこれら2つのネイティブテクノロジーの組み合わせを使用することで、人の署名を必要としないビットコインの分散型マルチ署名管理が可能になります。人が署名するのではなく、ビットコインのコードを使用することによって推進されます。

では、誰がコードを動かしているのでしょうか？それは、第2層のネットワークを通じて達成されたコンセンサスによって動かされる。

では、第2層のネットワークはどのようにしてコンセンサスに達し、そのコンセンサスはどのようにしてビットコインの第1層と状態を同期させるのでしょうか？

これがBitcoin SPV+BFT POSコンセンサス（Aura+Grandpa）の効用です。

ビットコインSPVは、サトシ・ナカモト（Satoshi Nakamoto）が提案した、フルノードを実行せずにビットコイン取引を同期して検証するシンプルな支払い検証方法です。この機能により、Taproot Consensusは完全な分散環境で、いかなる許可も得ることなくBTCの状態を同期させることができます。

Aura+Grandpaは、ビザンチンフォールトトレランスのための、より一般化された高度なPoSコンセンサスプロトコルであり、分散プロトコルによってネットワークノード間の高度な一貫性を保証します（Substrateフレームワークで構築されたブロックチェーンは、基本的にAura+Grandpaを使用します）。strong>Aura+Grandpa）。

したがって、Taprootコンセンサスの3つの部分がどのように機能するかをまとめると、以下のようになります。BEVMシステムでは、各検証者はシュナー署名用のBTC秘密鍵を保持しており、システムのセキュリティと効率を向上させるために効率的な署名集約を可能にしている。Musig2マルチ署名スキームによって生成された集約された公開鍵Paggは、大きなMAST（Merkle Abstract Syntax Tree）ツリーを形成します。

MASTツリーのルートハッシュ値が生成された後、ベリファイアはMASTツリーによって生成された閾値署名アドレスに対してBTCの転送とインスクリプションを実行し、BTCメインネットワークからBEVMネットワークへのデータ送信機能を実現します。同時に、各検証者はビットコインSPV（Simplified Payment Verification）のライトノードとして機能し、BTCネットワークの状態を安全かつライセンスフリーで同期することができます。

簡単に言うと:

Taprootコンセンサスは、Schnorr+Mastを使ってビットコイン層上に分散型のBTCマルチシグネチャ管理システムを構築します。中央集権的なBTCマルチシグネチャ管理では、第2層はビットコインSPVノードのネットワークを実行します。BEVMを例にとると、BEVM第2層ネットワークはすべてビットコインSPVノードを実行し、これらのノードはビットコイン第1層のデータ状態を同期できるため、BEVMとビットコイン第1層の情報を同期できます。第二層ネットワークの安全性と信頼性を確保するため、BEVMはビットコインSPVノードネットワークをAura+Grandpaと統合しています。つまり、ビットコインSPVノードネットワークは、BFTコンセンサスのセキュリティレベルを備えています。BEVMネットワークの資産を管理するのは複数の署名者ではなく、BFTコンセンサスによって駆動されるため、真に分散化されたネットワークとなります。

イエローペーパーにあるその他の技術的な詳細

上記の技術的なフレームワークに加えて、Taproot consensusのイエローペーパーでは、シュナー署名、MAST、ビットコインPBX、およびビットコインPBXがさまざまな方法でどのように使用できるかを詳しく説明しています。, MAST, Bitcoin PSV Light Node, Aura+Grandpa, and other technology implementation details.最新のビットコイン技術を学び理解したい人にとって、BEVMチームのTaproot consensus yellow paperは非常に包括的で詳細な学習リソースです。

それだけでなく、イエローペーパーはMusig2の実装や、よく知られているBTC Layer2プロジェクトMezoとTaprootコンセンサスの違いについても詳しく説明しています。

Mezoの基本的な技術構造は、tBTCプロトコルをベースにしている。tBTCは、ビットコインのマルチシグネチャを使って閾値署名ネットワークを構築しており、従来の分散型ネットワークよりも一貫性がある。

ただし、tBTCは依然として9つの署名を必要とする多署名ネットワークであり、人に頼らず真にコンセンサスドリブンであるためには、多署名ネットワークとBFT PoS（Byzantine Fault-Tolerant Proof-of-Stake）コンセンサスメカニズムを組み合わせる必要があります。(これは、分散を重視するがビザンチン耐障害コンセンサスを欠く分散ネットワークと、分散ネットワークでもあるがそれを推進するためにビザンチン耐障害コンセンサスに依存するブロックチェーンの違いであり、したがって真の分散ネットワークである）。

タップルート・コンセンサス・スキームは、より高度な設計を採用しています。シュナー署名、MAST、Bitcoin SPVライトノード、AuraおよびGrandpaビザンチンフォールトトレラントコンセンサスメカニズムを組み合わせることで、一貫性が高く安全な分散型レイヤー2拡張が構築されました。この収束は、ビットコインネットワークのスケーラビリティと可用性を向上させるだけでなく、BEVMネットワークのセキュリティと一貫性を保証します。

概要：

BEVMチームは、Taproot Consensusの実装と技術的な詳細を体系的かつ包括的に説明したテクニカルイエローペーパーを発表し、Taproot Consensusがビットコインネットワーク上で実装可能であることを示しました。技術的な詳細は、完全にビットコインのネイティブ技術で構築されたビットコイン・レイヤー2のソリューションを示しています。

タプ ルート・コンセンサスは、ビットコインのオリジナル技術の方向性を尊重し継承するだけでなく、ビットコインの連続的なアップグレードによってもたらされたイノベーションの組み合わせと組み合わせることで、ビットコインのネイティブ拡張技術の真の傑作となっている。

ビットコインのエコシステムが進化し続けるにつれて、人々は、ビットコインのための真に分散化された第2層のソリューションが進むべき道であり、Taproot Consensusが本当に輝くソリューションであることに気づくようになるでしょう。