Inovasi Teknologi Bitcoin yang Bersejarah: Penjelasan Mendalam tentang Rencana Konsensus Taproot

Pendahuluan

Baru-baru ini, sebuah tim pengembang Layer2 Bitcoin bernama BEVM merilis buku kuning teknologi berjudul "Taproot Consensus: Solusi BTC Layer2 Terdesentralisasi". Dokumen ini menjelaskan secara rinci mekanisme implementasi Taproot Consensus, serta bagaimana menggabungkan tanda tangan Schnorr, MAST, dan teknologi node SPV Bitcoin untuk membangun solusi BTC Layer2 yang sepenuhnya terdesentralisasi.

Rencana Konsensus Taproot dapat dianggap sebagai karya agung dari teknologi ekspansi asli Bitcoin. Ini secara cerdik menggabungkan beberapa teknologi inti Bitcoin tanpa mengubah kode Bitcoin, menunjukkan pemikiran inovatif dan desain yang cermat.

Sebelum membahas secara mendalam tentang buku kuning ini, ada baiknya kita meninjau sejarah evolusi teknologi Bitcoin, agar kita dapat lebih memahami bagaimana Taproot Consensus muncul dalam konteks perkembangan Bitcoin.

I. Tinjauan Pengembangan Teknologi Bitcoin

Pada 31 Oktober 2008, Satoshi Nakamoto menerbitkan makalah inovatif berjudul "Bitcoin: Sistem Uang Elektronik Peer-to-Peer", yang pertama kali menjelaskan secara lengkap rencana teknis untuk implementasi Bitcoin. Dalam makalah tersebut disebutkan teknologi SPV (Simple Payment Verification), yang merupakan solusi ringan untuk memverifikasi transaksi tanpa perlu menjalankan node lengkap.

Pada 3 Januari 2009, Satoshi Nakamoto menambang blok genesis di sebuah server yang terletak di Helsinki, menandai dimulainya jaringan Bitcoin secara resmi. Perlu dicatat bahwa Bitcoin awalnya menggunakan algoritma tanda tangan digital kurva elips (ECDSA), bukan tanda tangan Schnorr yang lebih cocok. Ini karena teknologi tanda tangan Schnorr saat itu belum tersedia sebagai sumber terbuka dan masih dilindungi oleh paten.

Tanda tangan Schnorr tidak hanya mempertahankan semua fungsi dan fitur keamanan ECDSA, tetapi juga mengatasi batasan ECDSA dalam tanda tangan multi, yang dapat mendukung lebih dari 1000 alamat untuk bersama-sama mengelola Bitcoin, tanpa mempengaruhi efisiensi tanda tangan.

Pada tahun 2018, setelah bertahun-tahun verifikasi, pengembang inti Bitcoin Gregory Maxwell dan lainnya secara resmi mengajukan proposal untuk memperkenalkan tanda tangan Schnorr ke dalam jaringan Bitcoin.

Pada 14 November 2021, Bitcoin menyelesaikan peningkatan Taproot, secara resmi memperkenalkan tanda tangan Schnorr, membuka era baru tanda tangan multi-decentralized. Selain itu, peningkatan Taproot juga memperkenalkan teknologi MAST (Merkelized Abstract Syntax Tree), memberikan Bitcoin fungsi yang mirip dengan kontrak pintar.

Kombinasi tanda tangan Schnorr dan MAST memungkinkan Bitcoin untuk mencapai jaringan tanda tangan multi-decentralized melalui kode program daripada operasi manual, yang meletakkan dasar untuk pengembangan solusi lapisan kedua Bitcoin.

Proposal Konsensus Taproot yang diajukan oleh tim BEVM adalah hasil dari akumulasi teknologi Bitcoin selama 13 tahun.

Dua, Ringkasan Rencana Konsensus Taproot

Buku putih Taproot Consensus menyatakan pada pembukaannya bahwa karakteristik non-Turing complete dari jaringan Bitcoin membatasi kemampuannya untuk langsung mengimplementasikan solusi Layer2 seperti Rollup Ethereum. Lapisan kontrak skrip Bitcoin hanya dapat melakukan operasi transfer sederhana dan tidak dapat mendukung fungsi kontrak pintar yang kompleks. Oleh karena itu, membangun solusi Layer2 hanya dari lapisan skrip Bitcoin tidaklah memungkinkan.

Deskripsi ini merangkum dengan baik keterbatasan jaringan Bitcoin, menunjukkan bahwa arah yang benar untuk memperluas Bitcoin bukanlah dengan memanipulasi jaringan lapisan satu, tetapi dengan memanfaatkan kemampuan Bitcoin yang ada, untuk membangun solusi ekspansi lapisan dua yang sepenuhnya terdesentralisasi.

Taproot Consensus adalah penggabungan teknologi Taproot Bitcoin (termasuk tanda tangan Schnorr dan MAST), node ringan SPV Bitcoin, dan mekanisme konsensus BFT PoS, yang membangun jaringan Layer2 yang terdesentralisasi dan sangat konsisten.

Tiga, Penjelasan Struktur Konsensus Taproot

Taproot Consensus terdiri dari tiga bagian inti: Schnorr+MAST, Bitcoin SPV, dan Aura+Grandpa.

Schnorr+MAST memanfaatkan dua teknologi yang diperkenalkan oleh upgrade Taproot Bitcoin untuk mewujudkan manajemen tanda tangan multi-decentralized Bitcoin, tanpa perlu tanda tangan manual, melainkan melalui kode Bitcoin.

Konsensus yang dicapai oleh jaringan lapisan kedua untuk menggerakkan kode-kode ini. Dan bagaimana jaringan lapisan kedua mencapai konsensus, serta bagaimana konsensus ini disinkronkan dengan status lapisan pertama Bitcoin, bergantung pada konsensus Bitcoin SPV+BFT POS (Aura+Grandpa) untuk mewujudkannya.

Bitcoin SPV adalah metode verifikasi pembayaran sederhana yang diusulkan oleh Satoshi Nakamoto, yang memungkinkan sinkronisasi dan verifikasi transaksi Bitcoin tanpa perlu menjalankan node penuh. Ini memungkinkan Konsensus Taproot untuk menyinkronkan status BTC di lingkungan yang sepenuhnya terdesentralisasi tanpa izin.

Aura+Grandpa adalah protokol konsensus PoS tingkat lanjut yang tahan bencana Byzantium yang umum, memastikan konsistensi tinggi antar node jaringan.

Prinsip kerja Konsensus Taproot dapat diringkas sebagai berikut: dalam sistem, setiap validator memiliki kunci privat BTC untuk tanda tangan Schnorr. Melalui skema tanda tangan multi Musig2 yang menghasilkan kunci publik agregat Pagg, terbentuklah pohon MAST besar. Validator melakukan transfer BTC dan operasi pencetakan ke alamat tanda tangan batas yang dihasilkan oleh pohon MAST, untuk mengimplementasikan fungsi pengiriman data dari jaringan utama BTC ke jaringan lapisan kedua. Sementara itu, setiap validator sebagai node ringan SPV Bitcoin, dapat dengan aman dan tanpa izin menyinkronkan status jaringan BTC.

Singkatnya, Konsensus Taproot membangun manajemen tanda tangan ganda BTC terdesentralisasi di lapisan satu Bitcoin menggunakan Schnorr+MAST, dengan lapisan dua menjalankan jaringan node SPV Bitcoin, yang dapat menyinkronkan status data lapisan satu Bitcoin. Untuk memastikan keamanan dan kepercayaan jaringan lapisan dua, jaringan node SPV Bitcoin digabungkan dengan Aura+Grandpa, sehingga jaringan node SPV memiliki tingkat keamanan pada aspek konsensus BFT. Dengan cara ini, pengelolaan aset jaringan lapisan dua bukan dilakukan oleh beberapa penandatangan ganda, melainkan didorong oleh konsensus BFT untuk mencapai desentralisasi yang sejati.

Empat, Detail Teknologi dan Inovasi

Buku kuning Taproot Consensus juga menjelaskan secara rinci tentang implementasi teknik seperti tanda tangan Schnorr, MAST, node ringan SPV Bitcoin, Aura+Grandpa, memberikan materi pembelajaran yang lengkap dan rinci bagi mereka yang ingin memahami teknologi terbaru Bitcoin.

Selain itu, buku kuning juga menjelaskan secara rinci proses implementasi Musig2 dan membandingkannya dengan proyek BTC Layer2 terkenal Mezo.

Mezo berbasis protokol tBTC, menggunakan tanda tangan multi-bitcoin untuk membangun jaringan tanda tangan threshold, yang memiliki konsistensi yang lebih kuat dibandingkan jaringan terdistribusi tradisional. Namun, tBTC masih merupakan jaringan tanda tangan multi yang memerlukan 9 orang untuk menandatangani. Untuk mencapai ketergantungan yang benar pada konsensus dan bukan pada manusia, perlu menggabungkan jaringan tanda tangan multi dengan mekanisme konsensus BFT PoS.

Taproot Consensus mengadopsi desain yang lebih canggih ini. Dengan menggabungkan tanda tangan Schnorr, MAST, node ringan SPV Bitcoin, serta mekanisme konsensus toleransi kesalahan Byzantine Aura dan Grandpa, telah dibangun sebuah solusi perluasan Layer2 yang sangat konsisten dan aman. Penggabungan ini tidak hanya meningkatkan skalabilitas dan kegunaan jaringan Bitcoin, tetapi juga memastikan keamanan dan konsistensi jaringan lapisan kedua.

Ringkasan

Dokumen kuning teknis ini secara komprehensif dan sistematis menggambarkan rencana implementasi dan rincian teknis dari Konsensus Taproot, yang menunjukkan solusi lapisan kedua yang sepenuhnya dibangun berdasarkan teknologi asli Bitcoin.

Taproot Consensus tidak hanya menghormati dan mewarisi jalur teknologi Bitcoin, tetapi juga menggabungkan inovasi yang dihasilkan dari berbagai peningkatan Bitcoin, yang dapat dianggap sebagai karya agung dari teknologi perluasan asli Bitcoin.

Seiring dengan perkembangan berkelanjutan ekosistem Bitcoin, solusi Bitcoin layer dua yang benar-benar terdesentralisasi akan menjadi jalan yang harus dilalui dalam pengembangan ekosistem Bitcoin, dan solusi seperti Taproot Consensus pasti akan bersinar.