Đi sâu vào các khái niệm Bitcoin Lớp 2

Nguồn: Biteye

Khi nói về Lớp 2, hầu hết mọi người sẽ nghĩ đến nhiều dự án lớp thứ hai trong Ethereum, chẳng hạn như Arbitrum, Zksync, Optimism, StarkWare, v.v ... Một số người cũng nghĩ đến Lớp 2. Người ta nói rằng khái niệm Lớp 2 có nguồn gốc từ Bitcoin Lightning Network, sau đó được Vtalik áp dụng cho Ethereum và phát triển mạnh mẽ. Đây đều là sự thật, chỉ là từ một góc nhìn khác.

Khái niệm Lớp 2 không phải chỉ có ở Bitcoin hay Ethereum mà là hướng chung của công nghệ mở rộng trong công nghệ blockchain.

Lớp 2 đề cập đến một tập hợp các giải pháp ngoài chuỗi được xây dựng trên mạng chính, với mục đích không hy sinh sự phân cấp hoặc bảo mật (gõ lên bảng!!) cải thiện giao dịch thông lượng.

Khi câu chuyện về việc mở rộng BTC tiếp tục sôi nổi, nhiều dự án BTC Lớp 2 đã xuất hiện. Lớp 2 đã dần chuyển đổi từ lộ trình mở rộng blockchain theo định hướng công nghệ thành một nhãn hiệu tiếp thị mơ hồ.

Bài viết này sẽ cung cấp một cái nhìn tổng quan kỹ thuật đơn giản về dự án được gắn nhãn BTC Lớp 2 này. Cần lưu ý rằng trong thị trường bị chi phối bởi sự nhiệt tình này, tác động của công nghệ lên thị trường thường chỉ là thứ yếu. Đồng thời, do hạn chế của bản thân tác giả nên một số quan điểm kỹ thuật có thể khác với quan điểm của thế giới bên ngoài. Mọi người đều được chào đón tham gia thảo luận nhóm.

Toàn bộ nội dung không cấu thành bất kỳ lời khuyên đầu tư nào.

01 Gói Chủ đề cũ chưa được thảo luận là sự khác biệt giữa Lớp 2 và chuỗi bên?

Như đã đề cập ở trên, mục đích của công nghệ Lớp 2 là mở rộng dung lượng của mạng chính mà không phải hy sinh tính phân cấp hay bảo mật, vì vậy nó không phải là một khái niệm kỹ thuật đơn lẻ theo nghĩa hẹp. , nhưng bao gồm nhiều giải pháp và cách triển khai khác nhau.

Hiện tại, có hai loại công nghệ Lớp 2 phổ biến nhất: State Channel và Rollups.

Kênh trạng thái đề cập đến việc thiết lập một kênh giữa hai hoặc nhiều bên trên mạng chính và sau đó thực hiện nhiều giao dịch trong kênh. Chỉ khi kênh được mở hoặc đóng, giao dịch mới cần được thực hiện phát sóng trên mạng chính. .

Kế hoạch này được Lightning Network của BTC chính thức áp dụng. Theo cách hiểu thông thường, kênh của Lightning Network có thể được hiểu là một địa chỉ có nhiều chữ ký. Bob và Alice lần lượt gửi tiền đến kênh này (địa chỉ) trên mạng chính. ) Sau khi gửi BTC, hai bên tiến hành giao dịch hàng ngày thông qua Lightning Network.

Các giao dịch hàng ngày này không có trên mạng chính, do đó tiết kiệm Gas đắt tiền. Khi một ngày, cả hai bên đều nghĩ rằng sẽ không còn giao dịch nào nữa, cả hai bên có thể bắt đầu lệnh rút tiền về mạng chính. Chữ ký của lệnh này có thể Chứng minh cho mạng chính BTC tính xác thực của một loạt sổ cái giao dịch giữa hai bên bên ngoài mạng chính.

Tại thời điểm này, cơ chế đồng thuận bảo mật của mạng chính sẽ can thiệp để giải quyết và cho Bob và Alice vay tiền, do đó các giao dịch diễn ra trên Lightning Network sẽ có mức độ bảo mật của mạng chính BTC. Hiện tại, chưa có tiền lệ triển khai hợp đồng thông minh trong giải pháp này.

Rollup có thể quen thuộc hơn với bạn. Optimistic Rollups và Zero-Knowledge Rollup trên Ethereum đều là các giải pháp mở rộng Lớp 2 cho Ethereum, nhằm mục đích chuyển các quy trình lưu trữ trạng thái và thực thi phức tạp sang Lớp 2. để cải thiện thông lượng.

Theo thuật ngữ thông thường, mạng chính sẽ xác minh Lớp 2 thường xuyên gửi Bằng chứng lên mạng chính để đảm bảo tính xác thực của sổ cái Lớp 2(Quy trình xác minh này đặc biệt quan trọng)< /strong>.

Bằng cách này, mạng chính có thể kiểm soát sổ cái L2 trong "thời gian thực". Khi tiền L2 được chuyển trở lại mạng chính, sự đồng thuận bảo mật của mạng chính ETH sẽ can thiệp và Hợp đồng cho vay lớp 2 của mạng chính có thể được chuyển nhượng mà không cần dựa vào. Trong trường hợp nguồn thông tin của bên thứ ba, chỉ dữ liệu được tạo ra bởi sự đồng thuận của mạng chính mới được sử dụng để xác minh xem khoản vay có thể được phát hành hay không.

Sau khi đọc phần này, tôi tin rằng nhiều độc giả sẽ nhận ra rằng bản chất của Lớp 2 truyền thống là một cầu nối xuyên chuỗi có mức độ bảo mật tương tự như mạng chính. Với nhận thức này, chúng ta có thể xác định rõ các chuỗi bên.

Chuỗi bên đề cập đến việc thiết lập một mạng blockchain độc lập (chẳng hạn như BSC) bên ngoài mạng chính. Sự đồng thuận của mạng chính không thể xác định tính hợp pháp của hành vi chuỗi chéo.

Cầu nối chuỗi chéo dẫn đến chuỗi bên khóa và ánh xạ các tài sản trên mạng chính tới chuỗi bên. Sau đó, các tài sản được ánh xạ trên chuỗi bên có thể thực hiện các chức năng như chuyển giao giao dịch và quay trở lại mạng chính trên chuỗi bên. Tại thời điểm này, hợp đồng cầu nối chuỗi chéo của mạng chính sẽ chỉ xác minh tính xác thực của thông báo cho vay do chính chuỗi bên gửi chứ không xác minh sổ cái của chuỗi bên.

Nói cách khác, nếu bên dự án cầu nối chuỗi chéo làm điều ác, ký tên độc hại hoặc trực tiếp tạo sổ cái giả trong chuỗi bên, thì số tiền trên mạng chính sẽ bị mất.

Không khó để thấy rằng nếu bạn làm theo định nghĩa L2 truyền thống, việc quan sát xem mạng chính có thể xác minh sổ cái bên ngoài mạng chính hay không có thể xác định liệu một chuỗi có phải là khóa hay không đến Lớp 2.

Với khái niệm này, không khó để giải thích tại sao ETH ra mắt muộn hơn BTC nhưng lại có thể vượt qua và tạo Lớp 2 không đồng bộ trước tiên.

02 Những khó khăn về công nghệ lớp 2 của BTC - Xác minh

Để hiểu những khó khăn kỹ thuật của BTC Lớp 2, trước tiên bạn phải hiểu nâng cấp BTC Taproot tạo ra khả năng cho BTC Lớp 2.

Taproot được đề xuất lần đầu tiên vào năm 2018 bởi người đóng góp cho Bitcoin Core, Gregory Maxwell. Taproot là một cải tiến của giao thức Bitcoin, ban đầu nhằm mục đích cải thiện tính riêng tư và hiệu quả của các giao dịch Bitcoin.

Ý tưởng cốt lõi của Taproot là làm cho các giao dịch trong nhiều điều kiện trông giống như các giao dịch một chữ ký thông thường, từ đó giảm việc chiếm dụng và rò rỉ dữ liệu trên chuỗi cũng như thực hiện các giao dịch phức tạp (đa chữ ký, khóa thời gian) trông giống như các giao dịch một chữ ký. Các giao dịch bitcoin được thực hiện theo cách đó.

Taproot can Bản nâng cấp Taproot giới thiệu hai công nghệ quan trọng nhằm tạo ra khả năng cho BTC Lớp 2 trong tương lai.

1) MAST (Cây cú pháp trừu tượng Merklized Cây cú pháp trừu tượng Merkel);

2) Chữ ký Schnorr;

MAST là một tập lệnh phức tạp Phân tách thành nhiều chỉ số con và sắp xếp chúng thành cấu trúc cây Merkle, chỉ khi đáp ứng các điều kiện của một chỉ số nào đó thì giá trị băm và nội dung của chỉ số đó mới được hiển thị. Điều này giúp tiết kiệm không gian, tăng tính linh hoạt và tăng sự riêng tư.

Chữ ký Schnorr là thuật toán chữ ký số có thể kết hợp nhiều người ký thành một và tạo ra một chữ ký duy nhất. Điều này giúp đơn giản hóa các giao dịch đa chữ ký, giảm phí, cải thiện tính bảo mật và tăng tính riêng tư.

MAST (Cây cú pháp trừu tượng Merkle)

Ý nghĩa của MAST là , trước khi nâng cấp Taproot, chúng tôi chỉ có thể triển khai các điều kiện tập lệnh phức tạp bằng cách sử dụng địa chỉ P2SH và phải tạo và đưa tập lệnh quy đổi có cùng giá trị băm vào giao dịch.

Với điều kiện phức tạp của P2SH, khối lượng giao dịch sẽ trở nên cực kỳ lớn. BTC trong địa chỉ P2SH, bạn phải tạo tập lệnh quy đổi có cùng hàm băm và đưa nó vào giao dịch. Nếu có quá nhiều điều kiện chi tiêu được chỉ định trong tập lệnh, khối lượng giao dịch sẽ trở nên cực kỳ lớn.

MAST có thể giải quyết rất tốt các vấn đề trên và chính vì lý do này mà việc phát triển BTC Lớp 2 là có thể.

MAST là cơ chế kết hợp cây Merkle và cây cú pháp trừu tượng. Nó tương tự như P2SH, trả tiền cho tập lệnh chỉ định hàm băm, ngoại trừ MAST trả tiền cho hàm băm chỉ định gốc Merkle.

MAST tập hợp một tập hợp lớn các điều kiện thành cây băm, còn được gọi là cây Merkle. Trong cây này, mỗi nút là một hàm băm được tính toán từ các nút con của nó.

Gốc của cây là giá trị băm đại diện cho tập hợp tất cả các điều kiện. Bằng cách này, chỉ cần đưa hàm băm gốc vào giao dịch, thay vì liệt kê tất cả các điều kiện, điều này có thể làm giảm quy mô của giao dịch.

Trước tiên, hãy thực hiện các phép tính băm trên tất cả các tập lệnh (điều kiện) tương ứng; sau đó kết hợp các giá trị băm được tính toán với các giá trị băm liền kề để tính toán hàm băm nhằm tạo ra một tập hợp giá trị băm mới. Quá trình tính toán băm theo cặp này được lặp lại cho đến khi tính được giá trị băm cuối cùng.

Giá trị băm này là gốc Merkle.

MAST có thể liên kết các giao dịch Bitcoin với cây Merkle, Mỗi nút lá trong cây này đại diện cho một điều kiện để mở khóa Bitcoin.

Để sử dụng số Bitcoin bị khóa này, bạn cần xây dựng một tập lệnh mở khóa đáp ứng các điều kiện tương ứng với một đường dẫn nhất định trên cây Merkle.

Mạng chỉ cần xác minh xem điều kiện tương ứng với tập lệnh này có thuộc tập hợp điều kiện ban đầu của cây Merkle hay không, tức là xác minh xem điều kiện này có tồn tại trên cây Merkel hay không.

Sau khi mạng xác nhận rằng tập lệnh (và các điều kiện tương ứng) thuộc về Merkle root, mạng sẽ biết rằng tập lệnh đáp ứng các yêu cầu để khóa Bitcoin và sau đó tiến hành xác minh tập lệnh mở khóa. Bằng cách này, chúng tôi không cần đưa tập lệnh hoàn chỉnh vào giao dịch, do đó làm giảm quy mô giao dịch Bitcoin.

Điều cần phải nói là mặc dù MAST giảm đáng kể không gian bị chiếm dụng bởi các tập lệnh giao dịch và cũng cung cấp khả năng thực hiện các hoạt động phức tạp trên chuỗi, nhưng logic có thể được nhận ra bằng cấu trúc cây cú pháp là tương đối vẫn còn khá hạn chế,nên một số tuyên bố rằng "MAST có thể triển khai các chức năng giống như hợp đồng thông minh trên Bitcoin." là không chính xác.

Hiện tại, mạng chính BTC không hỗ trợ triển khai các chức năng xác minh sổ cái như Ethereum Lớp 2, nghĩa là BTC Lớp 2 không thể sao chép hoàn toàn kiến ​​trúc kỹ thuật của Lớp 2 ETH. Để đảm bảo sự an toàn của các cầu nối chuỗi,cần tìm ra một cách tiếp cận khác.

Nếu chữ ký Schnorr và MAST được kết hợp, nó có thể cung cấp một ý tưởng mới cho cầu nối chuỗi chéo từ mạng chính BTC đến Lớp 2. Công nghệ này cũng được các dự án BTC Lớp 2 sử dụng hiện có trên thị trường.

Chữ ký Schnorr

Chữ ký Schnorr là chữ ký số được đề xuất bởi Claus Schnorr. chương trình được biết đến vì sự đơn giản và hiệu quả của nó. Ưu điểm của nó là có thể tổng hợp nhiều chữ ký thành một chữ ký duy nhất, từ đó tối ưu hóa quá trình xác minh và xác thực trong các tình huống đa chữ ký.

Ví dụ: trong giao dịch nhiều chữ ký yêu cầu 12 chữ ký, mỗi chữ ký có thể yêu cầu 20 byte dung lượng lưu trữ, do đó cần tổng cộng 240 byte để lưu trữ 12 chữ ký này.

Chữ ký Schnorr có thể hợp nhất 12 chữ ký này thành một chữ ký Schnorr thống nhất, chỉ cần khoảng 60 byte dung lượng. Điều này giúp tiết kiệm rất nhiều dung lượng lưu trữ, có thể được sử dụng để chứa nhiều thông tin tập lệnh giao dịch hơn.

Chữ ký Schnorr cung cấp khả năng bảo vệ quyền riêng tư cho tất cả các hợp đồng nhiều chữ ký n-n. Trong số đó, ứng dụng tiêu biểu nhất là kênh thanh toán Lightning Network, vì thực chất nó là hợp đồng 2-2 chữ ký.

Đối với hợp đồng đa chữ ký m-n (m<n) chung, nó có thể được mở rộng sang tình huống n-n. Chúng ta có thể sử dụng MAST để thu gọn tất cả các điều kiện mở khóa có thể có vào cấu trúc nhánh.

Lấy 2-3 chữ ký đa năng làm ví dụ, tương đương với 3 tình huống: mở khóa A và B hoặc mở khóa B và C hoặc mở khóa A và C. Điều này có thể được xem dưới dạng tập lệnh đa điều kiện, trong đó mỗi điều kiện là một đa chữ ký 2-2, do đó, nó cũng có thể được xác định bằng các khóa chung tổng hợp thay vì nhiều chữ ký rõ ràng.

Đây là nền tảng của công nghệ chuỗi chéo hiện đang được STX, BEVM và các dự án khác sử dụng: chuỗi chéo đạt được bằng cách tạo địa chỉ BTC được kiểm soát bởi hàng trăm nút lớp thứ hai.

03 Tóm tắt: Lộ trình phát triển khả thi của BTC Lớp 2

Dựa trên so sánh trước đó, rõ ràng giải pháp BTC Lớp 2 không thể đơn giản sao chép thiết kế của lớp Ethereum thứ hai vì có những khác biệt cố hữu giữa cả hai. .

Để vạch ra con đường đúng đắn phía trước, các giải pháp BTC Lớp 2 nên tập trung vào bản chất cốt lõi của bảo mật đồng thời tính đến các đặc tính độc đáo của Bitcoin.

Lớp cơ sở Bitcoin sử dụng mô hình UTXO đơn giản và không gian khối hạn chế.

Như đã đề cập ở trên, ngay cả khi có MAST,Mạng chính BTC vẫn không thể triển khai logic xác minh OP/ZKP quá phức tạp.

Điều này chắc chắn sẽ xảy ra. BTC khác với Ethereum Rollup. Giải pháp lớp thứ hai của Bitcoin không thể thường xuyên gửi hồ sơ trách nhiệm trên chuỗi để xác minh. Việc lưu trữ dữ liệu trên chuỗi khối Bitcoin chỉ đóng vai trò là điểm kiểm tra tính khả dụng chứ không phải xác minh thực tế.

Điều này hiện đang khiến thị trường lo lắng. Đối với những người tin tưởng BTC, nếu không có xác minh tham gia đồng thuận của BTC, tường thuật về BTC Lớp 2 sẽ bị mất, đối với người dùng ETH cũ, bảo mật yếu. Giải pháp kỹ thuật cho ETH Rollup không hấp dẫn lắm.

Các vấn đề về khả năng chuỗi chéo phi tập trung.

Đây là định nghĩa của Lớp 2. Rất khó để đạt được một cầu nối chuỗi chéo an toàn như sự đồng thuận của mạng chính trên mạng chính BTC. Các công nghệ chuỗi chéo Bitcoin truyền thống hiện tại, chẳng hạn như khóa băm/thời gian, hook, hoán đổi và đa chữ ký, không thể cung cấp đủ sự đảm bảo về độ tin cậy.

Sự kết hợp giữa hợp đồng MAST và chữ ký Schnorr được giới thiệu trong bản nâng cấp Taproot năm 2021 của Bitcoin mang lại hy vọng cho chuỗi chéo Bitcoin phi tập trung và là điểm đột phá chính cho việc triển khai BTC Lớp 2.

So với việc xác minh Rollups trên chuỗi, hướng chính mà nhóm BTC Lớp 2 hiện đang được phát triển cần thực hiện là cải thiện tính bảo mật của chữ ký cầu nối chuỗi chéo càng nhiều càng tốt.

Để đạt được Lớp 2 hoàn hảo, chỉ khi Bitcoin có thể nâng cấp lớp BIP, các thợ mỏ cập nhật mã cơ bản, hỗ trợ xác minh OP/ZKP và thực thi tính toán của các thợ đào Bitcoin, thì giải pháp lớp thứ hai mới có thể tương tự như ETH Rollup được thực hiện. Điều bạn cần biết là việc này sẽ mất một thời gian rất dài hoặc có thể không bao giờ được các thợ mỏ áp dụng.