المؤلف: فو شاو تشينغ، SatoshiLab، استوديو جزيرة كل شيء BTC

1 المقدمة

أثناء دراسة تقنيات بيتكوين، لاحظ المؤلف أن فهم نقاط المعرفة الثلاث: SegWit، Taproot، وTaprootAssets من منظور تاريخ تطور تقنية الشهود المنفصلين، يجعل تعلمها واستيعابها أسهل، ويساعد في فهم بروتوكول Taproot Assets الخاص بمختبر الشبكة البرقية، ودور Universe، والوظائف التي يمكن لبروتوكول TaprootAssets تحقيقها ومستقبله المحتمل. هذا الفهم يمكّن من تصميم منتجات أفضل للمستخدمين.

هناك زاويتان مهمتان للتفكير عند قراءة هذا المقال: توسيع سعة بيتكوين وتوسيع قدرات بيتكوين.

توسيع السعة يعني زيادة قدرة بيتكوين على استخدام وإدارة البيانات، في البداية كانت محدودة بحجم الكتلة، لاحقًا توسعت لتشمل جميع البيانات التي يمكن إدارتها بواسطة بيتكوين. الحد الأقصى لتوسيع السعة هو إدارة مساحة بيانات غير محدودة.

توسيع القدرات يعني زيادة قدرة بيتكوين على تنفيذ وظائف عبر رموز العملية في البرمجة، والحد الأقصى هو تحقيق قدرة برمجة مكتملة تورينغ.

تاريخ تطور بيتكوين بالكامل هو تاريخ توسيع السعة والقدرات، ويشمل جميع سلاسل fork لبيتكوين، واستكشاف بيتكوين عبر OP_RETURN، وتغيرات إصدارات الشهود المنفصلين الثلاثة.

الرسوم التوضيحية التفصيلية في الإصدارات الثلاثة يمكن لمعظم القراء تجاهلها، فهي وضعت لتعميق فهم المؤلف للتقنية، وتجاهلها لا يؤثر على تجربة القراءة.

جميع بروتوكولات BIP المذكورة في المقال موضح بها تاريخها، ليشعر القارئ بدورة حياة التقنية من الفكرة إلى الإنتاج، ويستشعر صعوبة تحقيقها. الأهم هو توقيت ظهور بروتوكولات الشهود المنفصلين الثلاثة، ويمكن من خلالها توقع التطورات المستقبلية. هذا مفيد لفرق تطوير المنتجات المبنية على هذه التقنيات والبروتوكولات، ويساعد في اختيار توقيت المشاركة. المشاركة المبكرة جدًا قد تؤدي إلى أن تصبح “رائدًا” بسبب عدم نضج التقنية، والمشاركة المتأخرة قد تفقد الفرصة وتصبح “مشاهدًا”. يرى المؤلف أن الدخول قبل فترة الاستخدام الفعلي هو الوقت الأنسب، ويعتمد هذا الحكم غالبًا على الوقت والتفاصيل التقنية.

# 1.1 التداولات المبكرة (بدون شهود منفصلين)

التداول كما هو معرف في الورقة البيضاء (أبسط نموذج تداول)

![] ( https://img-cdn.gateio.im/social/moments-b 1 d 1 e 13125 aa 4168 cb 4 b 94759 c 9 f 4386)

أبسط تداول بيتكوين في البداية يسمح بعدة مدخلات ومخرجين اثنين. أحد المخرجين هو “الباقي” لصاحب التداول، والآخر هو التحويل الخارجي. (ملاحظة: الفرق بين إجمالي المدخلات والمخرجات هو رسوم التداول)

معظم التداولات لها مخرجين، وهناك حالات بمخرج واحد فقط، ملخصة كالتالي:

![] ( https://img-cdn.gateio.im/social/moments-eb 2838590 b 599622064 e 59 c 7164 e 4672)

لتوضيح الفرق بشكل أفضل، نستخدم مثال تداول بمدخلين ومخرجين اثنين. (والسبب الرئيسي هو أن المصادر التي اعتمدت عليها توفر هذا النوع من الصور، لتوفير الجهد ^_^)

هل هذا الرسم التوضيحي يجعل الفهم أسهل؟

![] ( https://img-cdn.gateio.im/social/moments- 3 bd 23 e 4224 babcd 8 d 070 dea 206 e 8 b 1 e 8)

مقارنة بين نموذج التداول التقليدي ونموذج تداول الشهود المنفصلين Segwit

# 1.2 الاستكشاف عبر OP_RETURN

لماذا نتحدث عن OP_RETURN عند شرح الشهود المنفصلين؟ لأنه استكشاف أقدم من الشهود المنفصلين، ويساعد في فهم سبب ظهورها.

OP_RETURN هو رمز العملية يُستخدم لإنهاء تنفيذ البرنامج وإرجاع قيمة أعلى المكدس. يشبه وظيفة الإرجاع في لغات البرمجة. تاريخيًا، تم تعديل وظيفة OP_RETURN عدة مرات، والآن يُستخدم بشكل أساسي لتخزين البيانات على دفتر الحسابات. لقد حدثت تغييرات كبيرة في وظيفة OP_RETURN، وأصبح آلية مهمة لتخزين أي بيانات على السلسلة.

في البداية، كان OP_RETURN يُستخدم لإنهاء تنفيذ البرنامج مبكرًا، وكانت هناك ثغرة تم إصلاحها بسرعة من قبل ساتوشي ناكاموتو.

تعديلات إضافية على وظيفة OP_RETURN

في ترقية Bitcoin Core v0.9.0، أصبح “مخرج OP_RETURN” نوع إخراج قياسي، يسمح للمستخدمين بإرفاق بيانات إلى “مخرج تداول غير قابل للإنفاق”. الحد الأقصى للبيانات كان 40 بايت، ثم زاد إلى 80 بايت.

تخزين البيانات على السلسلة

تغيير OP_RETURN ليعود دائمًا بقيمة false أدى إلى نتائج مثيرة. بعد OP_RETURN لا يتم تقييم أي رموز عملية أو بيانات، لذا بدأ المستخدمون في استخدامه لتخزين بيانات بأي صيغة.

في فترة بيتكوين كاش (BCH) من 1 أغسطس 2017 إلى 15 نوفمبر 2018، زاد طول البيانات المرفقة إلى مخرج OP_RETURN إلى 220 بايت، مما أتاح تطبيقات مبتكرة مثل نشر المحتوى على وسائل التواصل الاجتماعي عبر السلسلة.

في BSV، بقي حد 220 بايت لفترة قصيرة. ثم في يناير 2019، وبما أن OP_RETURN ينهي البرنامج دون تحقق من رموز العملية التالية، قرر مشغلو العقد زيادة حجم التداول الأقصى إلى 100KB، مما أتاح حرية أكبر للمطورين لوضع بيانات أكبر وأكثر تعقيدًا في دفتر بيتكوين. هناك مثال لتطبيق وضع موقع ويب كامل في دفتر BSV.

رغم توسع وظيفة OP_RETURN، إلا أن قدراته محدودة. كما أن التحسينات عليه لم تؤدِ إلى تطور تقني كبير في البنية (ما زال محدودًا بكتلة 1M)، لذا ظهرت تقنية الشهود المنفصلين. ترقياتها الثلاث توضح صحة اتجاهها في توسيع السعة والقدرات، وتأثيرها القوي.

# 1.3 مقارنة رسومية بين التداولات المبكرة وتغيرات إصدارات الشهود المنفصلين الثلاثة

لتسهيل فهم تاريخ بيتكوين مع الشهود المنفصلين، نعرض في بداية المقال رسمًا توضيحيًا للمراحل الأربع.

![] ( https://img-cdn.gateio.im/social/moments-c 2 d 61 a 4507 ac 2 e 8 aa 7 c 743 d 6 e 938650 e )

2 الإصدار الأول من الشهود المنفصلين Segwit

# 2.1 المقدمة والبروتوكولات ذات الصلة

الشهود المنفصلين، أو Segregated Witness (SegWit)، اقترحها Pieter Wuile (مطوّر بيتكوين الأساسي ومؤسس مشارك في Blockstream) في ديسمبر 2015، وشكلت لاحقًا بروتوكول بيتكوين BIP 141. هناك ثلاثة مشاكل رئيسية يحلها الشهود المنفصلون (انظر أدناه)، الأولان يتعلقان بالأمان والأداء، والثالث هو الأهم تقنيًا، حيث يزيد سعة الكتلة بشكل غير مباشر (انظر مفهوم Block weight أدناه)، مما أسس لتوسيع قدرات بيتكوين، ومهّد لتقوية Taproot (الإصدار الثاني من الشهود المنفصلين).

البروتوكولات ذات الصلة:

BIP-141: Segregated Witness ( طبقة الإجماع ) / 2015-12-21

BIP-143: التحقق من توقيع التداول لبرنامج الشهود الإصدار 0 / 2016-01-03

BIP-144: Segregated Witness ( خدمات الأقران ) / 2016-01-08

# 2.2 الأسباب والدور

المشاكل الرئيسية التي يحلها الشهود المنفصلون:

1. مشكلة قابلية تمدد التداول (transaction malleability).

2. جعل توقيع التداول في إثبات SPV اختياريًا، مما يقلل حجم بيانات نقل إثبات ميركل.

3. زيادة سعة الكتلة بشكل غير مباشر.

الأولان يعززان الأمان والأداء، والثالث يزيد سعة الكتلة، مما أسس لتوسيع قدرات بيتكوين، ومهّد لتقوية Taproot (الإصدار الثاني من الشهود المنفصلين).

رغم زيادة سعة الكتلة، إلا أن الشهود المنفصلين ما زالوا مقيدين بحجم الكتلة. حجم كتلة بيتكوين محدود بـ1M بايت، وبما أن بيانات الشهود لا تدخل ضمن هذا الحد، ولمنع إساءة استخدامها، تم وضع حد إجمالي لحجم الكتلة. تم إدخال مفهوم جديد يسمى وزن الكتلة (Block weight):

Block weight = الحجم الأساسي * 3 + الحجم الكلي

الحجم الأساسي هو حجم الكتلة بدون بيانات الشهود

الحجم الكلي هو حجم الكتلة كما هو موضح في BIP 144 (بالبايت)، ويشمل البيانات الأساسية وبيانات الشهود.

الشهود المنفصلون يحددون Block weight <= 4M.

تقنيًا، الشهود المنفصلون مكنوا بيتكوين من التوسع باستخدام الشبكة البرقية، ولن نفصل في ذلك هنا.

# 2.3 التحليل التفصيلي للمبدأ

تقنية الشهود المنفصلين SegWit أحدثت ثلاثة تغييرات مهمة:

• تغير هيكل التداول؛
• زيادة حجم الكتلة؛
• صيغة جديدة لعناوين بيتكوين.

(1) هيكل التداول كما هو موضح أدناه:

![] ( https://img-cdn.gateio.im/social/moments- 656 dc 57 a 1 fc 9 d 42 b 81 e 3 e 9 f 2381 e 397 f )

بمقارنة الرسم أعلاه مع تداول بيتكوين التقليدي، نلاحظ إضافة جزء الشهود، وهو رمز فك القفل. بيانات الشهود تُخزن في منطقة بيانات موسعة خارج 1M.

رسم توضيحي أكثر تفصيلًا لبيانات تداول Segwit:

![] ( https://img-cdn.gateio.im/social/moments- 1411673 aa 66 cdf 278 e 69966820 f 6 d 862)

رسم توضيحي مفصل لتداول SegWit

(2) شرح حجم التداول

![] ( https://img-cdn.gateio.im/social/moments- 17 aada 02 e 03 d 03 cf 6029 fe 22336 f 410 c ) زيادة حجم الكتلة

![] ( https://img-cdn.gateio.im/social/moments- 30 d 5482 c 73883 e 5 a 2 e 13 b 4 fb 03 ed 4 c 5 a )

من خلال شرح تغير هيكل توقيع التداول ومحتوى BIP-141، نرى أن كتلة بيتكوين يمكن أن تتوسع حتى 4M، منها 1M للبيانات الأساسية، و3M لمنطقة بيانات الشهود.

(3) صيغة عنوان الشهود المنفصلين

يستخدم SegWit نوعين جديدين من رموز القفل: P2WPKH وP2WSH، مما أدى إلى ظهور صيغة عنوان جديدة مبنية على Bech32.

تعريف صيغة عنوان Bech32:

![] ( https://img-cdn.gateio.im/social/moments- 3 ec 5 d 37 f 2 e 39 d 77658 c 7 b 9512 ba 50803)

شرح صيغة رموز القفل P2WPKH وP2WSH، مع مثال عنوان Taproot (الإصدار الثاني من الشهود المنفصلين):

![] ( https://img-cdn.gateio.im/social/moments-c 354 bfe 70 bd 53 cd 2 ab 07357 bbc 01 d 9 b 5)

رمز القفل

P2WPKH

![] ( https://img-cdn.gateio.im/social/moments-d 65 edd 35659 bfd 5 a 1 ea 10211 c 40 c 0474)

هنا، تجزئة المفتاح العام بحجم 20 بايت هي في الواقع شكل عنوان بيتكوين الأصلي في الخوارزمية.

P2WSH

![] ( https://img-cdn.gateio.im/social/moments- 621 e 4 c 57 b 92388 a 80 e 0 db 1 c 804 f 739 b 5)

wTXID Commitment

![] ( https://img-cdn.gateio.im/social/moments-c 9954 be 7248 a 41 edd 627 bae 7 d 2 f 27 cb 4)

جميع معرفات التداول في منطقة الشهود (wTXID) تُجمع عبر شجرة تجزئة لتكوين تجزئة الجذر وتُسجل في coinbase، كما هو موضح في الرسم.

رسم توضيحي لمبدأ تكوين معرف تداول الشهود المنفصلين (wTXID):

wTXID

![] ( https://img-cdn.gateio.im/social/moments-ae 0 cb 158016248243 aed 51 bc 02 c 6 e 4 eb )

# 2.4 التطور والخلاصة

تم اقتراح تقنية الشهود المنفصلين في ديسمبر 2015، وتم تفعيلها فعليًا في 2017 عند ارتفاع الكتلة 481824.

رابط عرض الكتلة:

شرح مفصل للتعلم والتحليل:

تقنية الشهود المنفصلين هي تغيير كبير في تاريخ بيتكوين، وفتحت عصرًا مزدهرًا لتوسيع السعة والقدرات. من منظور التوسيع، أنجزت الشهود المنفصلون وظيفة توسيع السعة. لذا، التفكير في الخطوة التالية يكون في اتجاه توسيع القدرات.

![] ( https://img-cdn.gateio.im/social/moments- 3667342 ba 93 c 72 df 5621 d 9 abb 4 bd 9868)

3 الإصدار الثاني من الشهود المنفصلين Taproot

من منظور توسيع السعة والقدرات، يمكننا توقع وظائف الإصدار الثاني من الشهود المنفصلين.

# 3.1 المقدمة والبروتوكولات ذات الصلة

إذا استخدمنا كلمة Taproot مباشرة، قد يظن البعض أنها مفهوم جديد، لكن إذا قلنا إنها الإصدار الثاني من الشهود المنفصلين SegWit، سيفهم معظم الناس العلاقة. البروتوكولات المرتبطة بـTaproot هي 340، 341، 342، وأسماؤها: BIP 340 (توقيعات Schnorr لـsecp256k1)، BIP 341 (Taproot: قواعد الإنفاق لإصدار SegWit 1)، BIP 342 (التحقق من نصوص Taproot).

البروتوكولات ذات الصلة:

BIP-341: Taproot: قواعد الإنفاق لإصدار SegWit 1 / 2020-1-9

BIP-342: التحقق من نصوص Taproot / 2020-1-19

BIP-340: توقيعات Schnorr لـsecp256k1 / 2020-1-19

في نوفمبر 2021، تم تفعيل Taproot عبر fork ناعم. الترقية جمعت بين BIP 340 وBIP 341 وBIP 342. BIP 340 أدخل توقيعات Schnorr التي يمكنها التحقق من عدة تداولات في آن واحد، واستبدلت خوارزمية التوقيع الرقمي للمنحنى البيضاوي (ECDSA)، مما زاد سعة الشبكة وسرّع معالجة التداولات الجماعية، ومكّن من نشر عقود ذكية معقدة؛ BIP 341 نفذ شجرة بناء الجملة المجردة الميركلية (MAST) لتحسين تخزين بيانات التداول على السلسلة؛ BIP 342 (Tapscript) وسّع قدرات لغة نصوص بيتكوين الأصلية.

توسيع مساحة الشهود المنفصلين Segwit وTaproot أدى إلى ظهور Schnorr، شجرة MAST، ونصوص Taproot، وهدفها توسيع وظائف الشبكة الرئيسية لبيتكوين.

# 3.2 الأسباب والدور

بفضل تقنية الشهود المنفصلين SegWit، زادت سعة كتلة بيتكوين فعليًا. لكن بقيت بعض المشاكل:

(1) في إصدار SegWit، ما زالت الخوارزمية الأساسية للتشفير هي ECDSA. (التطور الجديد يحتاج خوارزمية تشفير غير متماثلة أفضل لدعم وظائف وميزات أغنى، لذا بدأ استخدام توقيع Schnorr الجديد)

(2) زادت المساحة، لكن نص فك القفل ما زال هيكلًا بسيطًا واحدًا لواحد. (لذا ظهرت شجرة MAST ذات الشروط المعقدة)

(3) لم يعزز SegWit وظائف نصوص بيتكوين. (لذا ظهر Tapscript)

الإصدار الثاني من الشهود المنفصلين Taproot حل هذه المشاكل بشكل ممتاز، مما أدى إلى تطور أفضل للتقنية، وإمكانية تحقيق وظائف أكثر. BIP 340 حل مشكلة (1)، BIP 341 نفذ شجرة بناء الجملة المجردة الميركلية (MAST) وحل مشكلة (2)، BIP 342 (Tapscript) وسّع قدرات لغة نصوص بيتكوين الأصلية وحل مشكلة (3).

# 3.3 التحليل التفصيلي للمبدأ

ميزات Taproot الجديدة المهمة:

l إدخال توقيع Schnorr

l نوعا رمز القفل P2TR: الإنفاق عبر المفتاح (Key Path Spend، مشابه لـP2WPKH)؛ الإنفاق عبر النص (Script Path Spend، مشابه لـP2WSH)

l شجرة النصوص (شجرة بناء الجملة المجردة الميركلية MAST)

l نص Taproot

1 توقيع Schnorr

تطور Taproot، مع توسيع القدرات، تطلب خوارزمية توقيع جديدة، فظهر توقيع Schnorr ليحل محل خوارزمية التوقيع الرقمي للمنحنى البيضاوي (ECDSA). توقيع Schnorr هو نظام توقيع رقمي فعال وآمن لتوقيع التداولات والرسائل. وصفه كلاوس شنور في ورقة عام 1991. يتميز Schnorr ببساطته، وأمانه المثبت، وخاصية الخطية.

مزايا توقيع Schnorr:

يتميز بكفاءة عالية، خصوصية محسنة، مع الحفاظ على جميع وظائف وافتراضات أمان ECDSA. يحقق توقيع Schnorr حجم توقيع أصغر، وقت تحقق أسرع، ومقاومة محسنة لبعض أنواع الهجمات.

الميزة الأبرز هي تجميع المفاتيح (key aggregation)، حيث يمكن تجميع عدة توقيعات في توقيع واحد صالح لمجموع مفاتيحها. أي أن عدة أطراف يمكنها توليد توقيع واحد صالح لمجموع مفاتيحهم العامة. تجميع التوقيعات يقلل رسوم التداول ويزيد قابلية التوسع، لأن توقيع التداولات متعددة التوقيع يشغل نفس مساحة توقيع التداولات الفردية. يمكن استخدام هذه الميزة لتقليل حجم تداولات الدفع متعددة التوقيع وتداولات قنوات الشبكة البرقية.

ميزة أخرى مهمة هي عدم قابلية التلاعب.

يوفر Schnorr أيضًا مزايا خصوصية عديدة. يمكن أن يجعل تداولات متعددة التوقيع غير قابلة للتمييز عن التداولات الفردية من الخارج، ويصعب على المراقبين تمييز الإنفاق متعدد التوقيع عن الإنفاق الفردي. في إعداد n-of-m متعدد التوقيع، يصعب على المراقبين تحديد من وقع التداول ومن لم يوقع.

تم تنفيذ توقيع Schnorr في BIP-340، كجزء من ترقية Taproot عبر fork ناعم، وتم تفعيله في 14 نوفمبر 2021 عند ارتفاع الكتلة 709,632. جعل Schnorr توقيعات بيتكوين الرقمية أسرع وأكثر أمانًا وأسهل في المعالجة. الجدير بالذكر أن توقيع Schnorr متوافق مع خوارزميات بيتكوين السابقة، مما يسمح بإدخاله عبر fork ناعم.

2 الرسم الأساسي وKey Path Spend وScript Path Spend

![] ( https://img-cdn.gateio.im/social/moments- 0 eaaa 87 a 0 cb 8 da 7 ebdc 33600 d 49 f 61 f 8)

3 شجرة بناء الجملة المجردة الميركلية MAST

بعد فهم Key Path Spend وScript Path Spend أعلاه، الأهم أن هذه النصوص يمكن تنظيمها في هيكل شجري.

هذه الشجرة هي دمج بين شجرة AST وشجرة ميركل. كما هو موضح أدناه:

شجرة AST

![] ( https://img-cdn.gateio.im/social/moments- 093 eed 4 d 3754 b 7 bf 9029 abc 37 af 0569 c ) ![] ( https://img-cdn.gateio.im/social/moments- 5 d 3 c 25 d 5 c 0 b 9621 a 12 c 71 d 0 ce 66541 ed )

بناء الشجرة أعلاه كشجرة ميركل:

![] ( https://img-cdn.gateio.im/social/moments-c 03 ec 3788 c 9 a 3 ee 1 d 7 e 207 ac 9 a 937460)

4 نصوص Taproot

في بروتوكول BIP 342 تم إدخال نص Tapscript، وهو نسخة مطورة من نص بيتكوين الأصلي، ويمكن اعتباره لغة، لكنه في الواقع مجموعة رموز عملية مع أوامر تدعم تنفيذ البروتوكولين الآخرين. أزال Tapscript حد حجم النص 10000 بايت، مما وفر بيئة أفضل لإنشاء العقود الذكية على شبكة بيتكوين. (هذه الترقية مهدت أيضًا لظهور Ordinals، حيث يستخدم بروتوكول Ordinals نصوص script-path spend في Taproot لإضافة بيانات). يمكن مراجعة التفاصيل في الموقع الرسمي:

قدرات TaprootScript لم تستغل بالكامل بعد، وسيظهر تأثيرها في التطوير المستقبلي. مثل تقنيات الربط بين شبكة بيتكوين الطبقة الأولى والثانية، يجب أن تستخدم Taproot وMAST وTaprootScripits بشكل أكبر.

ملاحظة: في طبقة Taproot الأولى، قدرات TaprootScript ما زالت محدودة، لأنها تحتاج دعم الآلة الافتراضية لبيتكوين. في الإصدار الثالث من الشهود المنفصلين، بروتوكول TaprootAssets، هناك آلة افتراضية مخصصة لـTaprootScript تسمى TAP-VM، مما يجعل التوسعة أقوى، والعزل عن بيئة تشغيل الشبكة الرئيسية أفضل.

# 3.4 التطور والخلاصة

تم اقتراح تقنية Taproot في يناير 2020، وفي نوفمبر 2021 تم تفعيلها عبر fork ناعم. بعد دخول Taproot إلى نظام بيتكوين، بدأت تطبيقات جديدة بالظهور، في البداية كانت تطبيقات خفيفة وبسيطة.

أمثلة تطبيقية نموذجية:

(1) بروتوكول Ordinals، النقش، BRC20

(2) بروتوكولات أخرى - Atomicals، ARC20

(3) بروتوكولات أخرى - RUNE

تقنيات SegWit وTaproot أنجزت أول استكشاف لتوسيع السعة والقدرات، لكن ضمن الهيكل الحالي، هناك حدود لهذا التوسيع.

أول توسعة لسعة بيتكوين رفعت الكتلة من 1M إلى 4M، وإذا استمر هذا الاتجاه، حتى لو دعمت التقنية، هل سيؤدي ذلك إلى تضخم الكتلة مثل سلاسل fork الأخرى؟ هذا قد يؤدي إلى مركزية بيتكوين ومشاكل أمنية خطيرة. لذا، التوسعة التالية تحتاج مبدأ تقني مختلف.

رغم أن Taproot أنجز أول توسعة للقدرات، إلا أن هناك حدودًا أيضًا. في الشبكة الرئيسية، الآلة الافتراضية التي تنفذ BTCScript وTapScript هي نفسها (حساب المكدس في بيتكوين)، مما يحد من التوسعة ويؤثر على استقرار وأمان الشبكة الرئيسية. إذا تم عزل التوسعة عن الآلة الافتراضية للشبكة الرئيسية، وتشكيل آلة افتراضية مستقلة تعمل مع آلة الشبكة الرئيسية وفق بروتوكول طبقات، سيكون ذلك أكثر منطقية. هذه الآلة الافتراضية المعزولة قد تتطور من غير مكتملة تورينغ إلى مكتملة تورينغ.

![] ( https://img-cdn.gateio.im/social/moments- 21 f 0 bc 002 d 952 b 8 cd 84 e 2 dc 4 dd 8 af 0 b 3)

4 الإصدار الثالث من الشهود المنفصلين بروتوكول TaprootAssets

بعد توفر تقنيات التوسعة الأولى للسعة والقدرات في الشبكة الرئيسية لبيتكوين، أصبح هناك مرجع تقني وفكري ممتاز للتوسعة التالية. من المتوقع أن التطور القادم لبيتكوين سيركز على توسيع السعة بشكل أكبر. بالطبع، إذا أمكن الجمع بين التوسعة في السعة والقدرات سيكون أفضل، لكن دعم تغييرين كبيرين في آن واحد أمر خطير ويصعب تنفيذه هندسيًا. لذا ظهرت تقنية توسعة السعة مرة أخرى (مع بعض توسعات القدرات الصغيرة).

# 4.1 الأسباب والدور

بفضل تطور Taproot، أصبح لدى نظام بيتكوين إمكانيات أكبر، وتظهر هذه الإمكانيات في عدة جوانب:

(1) هل يمكن تخزين بيانات منطقة الشهود خارج كتلة بيتكوين، أي أن بيانات الشهود تُخزن خارج كتلة بيتكوين، ويُخزن الإثبات فقط في الشبكة الرئيسية؟

(2) هل يمكن أن تكون بيانات منطقة الشهود أكثر غنىً في الهيكل، لتلبية وظائف أعمال أكثر؟

(3) توسيع قدرات TaprootScript أكثر، باستخدام آلة افتراضية منفصلة لتنفيذ العمليات.

إذا أمكن تحقيق هذه الأهداف، مع الحفاظ الكامل على خصائص الشبكة الرئيسية لبيتكوين، يمكن تحقيق وظائف غنية جدًا.

هل تقنية Taproot (الإصدار الثاني من الشهود المنفصلين) كافية لتطور بيتكوين؟ هل هناك مجال لمزيد من الترقية والتوسع؟

# 4.2 المقدمة والبروتوكولات ذات الصلة

مختبر الشبكة البرقية هو من أطلق بروتوكول Taproot Assets في نهاية 2021، بناءً على الأسباب والخلفية أعلاه. بروتوكول Taproot Assets (كان يُسمى سابقًا “Taro”) أقوى من Taproot، وتصميمه دقيق جدًا. (شكر خاص لمصمم البروتوكول، CTO مختبر الشبكة البرقية، Olaoluwa Osuntokun)

يتكون بروتوكول Taproot Assets من 7 بروتوكولات BIP مهمة (لم تحصل بعد على أرقام BIP):

BIP-TAP-ADDR: Taproot Asset On Chain Addresses Draft / 2021-12-10

BIP-TAP-MS-SMT: Merkle Sum Sparse Merkle Trees Draft / 2021-12-10

BIP-TAP-PROOF: Taproot Asset Flat File Proof Format Draft / 2021-12-10

BIP-TAP-PSBT: Taproot Assets PSBT Draft / 2023-02-24

BIP-TAP-UNIVERSE: Taproot Asset Universes Draft / 2021-12-10

BIP-TAP-VM: Taproot Asset Script v1 Draft / 2021-12-10

BIP-TAP: TAP: Taproot Assets Protocol Draft / 2021-12-10

بروتوكول TaprootAssets دفع توسعة السعة والقدرات في بيتكوين إلى أقصى حد تقريبًا. السعة، بفضل وجود Universe، يمكن أن تكون غير محدودة نظريًا؛ الحد الأعلى للقدرات هو قدرة نص TaprootScript وخصائص الآلة الافتراضية الخاصة به. (حاليًا TAP-VM ليست مكتملة تورينغ)

# 4.3 التحليل التفصيلي للمبدأ

ميزات بروتوكول Taproot Assets الجديدة المهمة:

• البيانات موجودة بالكامل خارج الشبكة الرئيسية لبيتكوين، وإثبات البيانات خارج السلسلة يُخزن في كتلة الشبكة الرئيسية؛
• بيانات خارج السلسلة لها هيكل كامل جدًا، وتصميمها دقيق، مما يمنحها قابلية توسعة أفضل؛
• بيانات خارج السلسلة مدعومة بآلة افتراضية قوية بدأت تنفصل عن آلة الشبكة الرئيسية، ويمكنها تنفيذ وظائف تتجاوز الشبكة الرئيسية؛

1 تخزين البيانات خارج السلسلة والإثبات على السلسلة

يستخدم بروتوكول Taproot Assets طريقة Universe لتخزين البيانات خارج السلسلة، وهذا التصميم له فوائد كبيرة، إذ يمكن توفير البيانات العامة للزوار، أو حفظها بشكل خاص لزيادة الخصوصية.

في بروتوكول Taproot Assets الحالي، تُستخدم شجرة ميركل المجمعة (MS-SMT) لحل احتياجات الأصول.

![] ( https://img-cdn.gateio.im/social/moments- 20 cff 3175 ce 1 c 38197 a 830762864 d 3 f 3)

هذا الرسم يوضح إصدار عدة أصول باستخدام MS-SMT

![] ( https://img-cdn.gateio.im/social/moments-fcf 5 b 332 c 34 dc 2596 fa 22 f 833002 dc 42)

هذا الرسم يوضح نقل الأصول وامتلاكها عبر TaprootAssets.

2 هيكل البيانات الكامل - MS-SMT (شجرة ميركل المجمعة)

يستخدم بروتوكول Taproot Assets في إصدار الأصول نفس نموذج UTXO المستخدم في الشبكة الرئيسية لبيتكوين، ويسمى vUTXO. التحكم في إجمالي vUTXO، وتقسيمه ودمجه ونقله، يتم عبر شجرة MS-SMT. الجمع يضمن ثبات الإجمالي، وشجرة ميركل المجمعة تسجل حالة جميع vUTXO.

( من Virtual Byte في SegWit إلى Virtual UTXO في TA، يا لها من مسيرة تطور متشابهة! )

“شجرة ميركل المجمعة” (MS-SMT) هي نوع من شجرة ميركل، معرفة في bip-tap-ms-smt. لأن المفتاح الأساسي 256 بت، فهي تحتوي على 2^256 ورقة. معظم الأوراق فارغة.

كل ورقة تحتوي على كمية، وكل عقدة فرعية تلتزم بمجموع كميات الأوراق في شجرتها الفرعية. حتى لو كانت محتويات شجرة فرعية غير معروفة، يمكن معرفة مجموع الكميات عبر العقدة الفرعية. الجذر يلتزم بمجموع كميات جميع الأوراق.

مثل شجرة ميركل العامة، يمكن إثبات وجود ورقة عبر شجرة مقلمة تحتوي على الورقة المستهدفة (إثبات ميركل). لكن MS-SMT تدعم أيضًا “إثبات عدم الوجود”. يتم ذلك عبر شرط: الأوراق التي تمثل مفاتيح غير موجودة يجب أن تحتوي على قيمة تشير إلى عدم وجودها (None)، وإثبات وجود “None” هو إثبات عدم الوجود. لذا، MS-SMT الافتراضية تحتوي على 2^256 ورقة “None”.

ورقة الأصول (UTXO الأصول)

شجرة الأصول في الطبقة السفلى من MS-MST تستخدم asset_script_key كمفتاح، وورقة الأصول كقيمة. كل ورقة أصول تمثل UTXO للأصل (للتبسيط، سنسميها “UTXO” - ليست UTXO بيتكوين)، وتحتوي على الخصائص التالية (بما فيها واحدة اختيارية)، وتُسلسل بصيغة “نوع-طول-قيمة”:

taproot_asset_version

asset_genesis

asset_id

asset_type

amt

lock_time

relative_lock_time

prev_asset_witnesses

• prev_asset_id

• asset_witness

• split_commitment_proof

split_commitment

asset_script_version

asset_script_key

asset_group_key

canonical_universe

asset_genesis هو الصورة الأصلية التي يُشتق منها asset_id.

asset_script_key هو مفتاح ورقة الأصول، وهو مفتاح عام بصيغة Taproot (وفق تعريف tap-vm المستقل عن بيتكوين)، وهو شرط إنفاق UTXO الذي تمثله ورقة الأصول.

عند إنفاق UTXO، يجب أولًا استيفاء شرط إنفاق بيتكوين الخارجي، ثم شرط إنفاق TAP الداخلي، الذي يحدده asset_script_key، ويجب أن يستوفيه prev_asset_id وasset_witness. مثال: asset_witness هو توقيع asset_script_key الخاص بـUTXO المنفق.

![] ( https://img-cdn.gateio.im/social/moments- 4 bbc 1 d 2 e 0 de 7 f 871 ff 1 aa 4440933 bc 0 d )

عند تقسيم UTXO أثناء نقل الأصول، يلزم split_commitment وsplit_commitment_proof. split_commitment هي شجرة MS-SMT تمثل جميع UTXO بعد التقسيم (أي أن شجرة الأصول لها ثلاث طبقات)، والجذر يحتوي على مجموع الكميات المنقولة.

split_commitment_proof هو إثبات ميركل لـsplit_commitment، يثبت وجود التقسيم.

في جميع التقسيمات، واحدة فقط تحتوي على prev_asset_id وasset_witness وsplit_commitment. جميع التقسيمات الأخرى تحتوي فقط على split_commitment_proof. جميع التقسيمات تشترك في prev_asset_id وasset_witness.

3 الآلة الافتراضية لبروتوكول Taproot Assets TAP-VM

في BIP-TAP-VM: Taproot Asset Script v1، بدأ تعريف آلة افتراضية مخصصة لهذا البروتوكول. في البداية تعتمد على تعديلات طفيفة على BIP-341 وBIP-342 (بروتوكولي Taproot الرئيسيين)، وتوسعة بسيطة لـBTCScript وTaprootScript.

لكن المؤلف يعتقد أنه في هذا الهيكل، بيئة تنفيذ TAP-VM أصبحت منفصلة عن الشبكة الرئيسية لبيتكوين، ويمكن عبر تطبيق tapd الخاص بمختبر الشبكة البرقية تطوير آلة افتراضية أقوى، لكن العملية بطيئة لأسباب أمنية واستقرارية، وهذا يتماشى مع خصائص تطبيقات بيتكوين.

TrustlessSwap هو وظيفة أولية مهمة في بروتوكول TaprootAssets، وبفضله يمكن تطوير تطبيقات بيتكوين أصلية معقدة.

![] ( https://img-cdn.gateio.im/social/moments- 55 dabd 37240 b 415487 a 51 a 4 f 01121 de 5)

في تطوير فريقنا، شعرنا ببعض الوظائف القوية. مثلًا، TrustlessSwap يمكنه تنفيذ تصميمات وظيفية معقدة بين بيتكوين والأصول الصادرة عليه.

لفترة طويلة قادمة، بعد استقرار ونضج إصدار الأصول الأولي، سيركز بروتوكول TaprootAssets على تطوير وظائف TAP-VM.

ملاحظة جانبية: لدي سؤال؟ إذا استمر التطوير، هل يمكن أن تصبح TAP-VM آلة افتراضية مكتملة تورينغ؟ أعتقد أنه إذا طال الوقت، يمكن تحقيق ذلك. ثم هناك سؤال ثانٍ: على المدى الطويل، هل يحتاج بروتوكول TaprootAssets إلى آلة افتراضية مكتملة تورينغ؟

# 4.4 التطور والخلاصة

منذ ظهور ملف بروتوكول Taproot Assets في نهاية 2021، وحتى إصدار Taro في 2023، اكتمل الاستكشاف الأولي. لكن إصدار Taro كان به عيوب تصميمية، مما أعاق دعم التطبيقات العليا، وتوقف التطوير لفترة. حتى إصدار tapd 0.3.0 في 2024، بدأ البروتوكول في التطور، حتى إصدار tapd 0.6.0 بعد يونيو 2025، ودخل البروتوكول مرحلة الاستقرار والاستخدام. أصبح تطوير تطبيقات أغنى على أساس بروتوكول Taproot Assets ممكنًا.

مقارنةً بالبروتوكولات التي ظهرت بعد Taproot مثل Ordinals، النقش، BRC20، ARC، فإن التطبيقات التي ستظهر على بروتوكول TaprootAssets ستكون أغنى وأكثر استقرارًا وقابلية للاستخدام.

مثل إصدار أصول TA، محفظة أصول TA الجديدة، تطبيقات مثل TrustlessSwap، والعملات المستقرة، وتطبيقات BTCFi المعقدة أصبحت ممكنة وستتحقق تدريجيًا.

المرحلة الأولى من بروتوكول TaprootAssets ركزت على توسيع السعة، وبفضل نظرية Universe توسعت مساحة بيتكوين نظريًا إلى غير محدودة. كما أن TAP-VM (Taproot Asset Script v1) أصبح له نموذج أولي، والأهم أنه نشأت آلة افتراضية معزولة يمكن تطويرها بشكل مستقل. في المستقبل المتوقع، سيستمر بيتكوين في التطور نحو توسيع القدرات.

![] ( https://img-cdn.gateio.im/social/moments-f 38320008 c 754 b 15 ef 64 b 53 a 16 a 738 e 0)

5. الخلاصة

من خلال ثلاث ترقيات رئيسية لتقنية الشهود المنفصلين في تاريخ بيتكوين، حصلت الشبكة الرئيسية على تطور كبير في السعة والقدرات. من ناحية السعة، يمكن لنظرية Universe توسيع المساحة نظريًا إلى غير محدودة، وإذا تم دمجها