Optimización de BitVM: Mejora de la escalabilidad y capacidad de programación de Bitcoin
1. Introducción
Bitcoin, como activo digital descentralizado, presenta algunas limitaciones, dificultando el soporte para aplicaciones complejas y redes de pago a gran escala. Para abordar este problema, la industria ha propuesto diversas soluciones de escalado, como canales de estado, cadenas laterales y validación del cliente. Recientemente, la propuesta de la tecnología BitVM ha proporcionado una nueva idea de escalado para Bitcoin, permitiendo la implementación de contratos inteligentes Turing completos sin alterar el consenso de Bitcoin.
BitVM logra una mecánica similar a los Rollups optimistas al aprovechar ingeniosamente los scripts de Bitcoin y la tecnología Taproot. Utiliza firmas de Lamport para establecer conexiones entre UTXO, logrando así scripts de Bitcoin con estado. Al comprometer programas grandes en direcciones Taproot, BitVM puede realizar cálculos complejos fuera de la cadena, manteniendo al mismo tiempo una huella en la cadena muy pequeña.
Sin embargo, la tecnología BitVM aún se encuentra en una etapa temprana y presenta algunos problemas en términos de eficiencia y seguridad. Este artículo explorará varias direcciones de optimización para mejorar aún más el rendimiento y la usabilidad de BitVM.
2. Principio de BitVM
BitVM es una solución de contrato fuera de la cadena, diseñada para ampliar las funciones de contrato de Bitcoin. A través de la firma única de Lamport, ha logrado la capacidad de estado del script de Bitcoin, permitiendo que diferentes scripts compartan el mismo valor de variable. Los componentes principales de BitVM incluyen:
Compromiso del circuito: compilar el programa en un circuito binario y realizar el compromiso en la dirección Taproot.
Desafío y respuesta: prefirmar una serie de transacciones para implementar el mecanismo de desafío-respuesta, que se puede ejecutar fuera de la cadena o en la cadena.
Castigo ambiguo: si el demostrador presenta una declaración incorrecta, el validador puede obtener el depósito del demostrador al desafiarlo con éxito.
3. Dirección de optimización de BitVM
3.1 Basado en ZK para reducir el número de interacciones de OP
Al introducir la tecnología de prueba de cero conocimiento, se puede reducir significativamente el número de desafíos en BitVM, lo que mejora la eficiencia. La complejidad del algoritmo de verificación de la prueba de cero conocimiento es fija, lo que, en comparación con el método de bisección que abre el algoritmo original, presenta una complejidad computacional más baja. Este método puede acortar el ciclo de desafíos y reducir los costos de tarifas.
En el futuro, se podrá explorar la combinación de pruebas de conocimiento cero y pruebas de fraude para construir ZK Fraud Proof, implementando un modelo de Prueba ZK bajo demanda. Este modelo solo generará la Prueba ZK en caso de desafío, lo que permitirá optimizar aún más el uso de recursos computacionales.
3.2 Bitcoin amigable de una sola vez firma
La firma de Lamport es un componente básico de BitVM, pero su longitud de clave pública y firma es bastante larga, consumiendo una gran cantidad de espacio de almacenamiento. Se puede considerar el uso del esquema de firma de una sola vez de Winternitz, que puede reducir significativamente la longitud de la firma y la clave pública, aunque aumentará algo la complejidad computacional.
En BitVM, el uso de firmas de una sola vez optimizadas de Winternitz puede reducir el tamaño del compromiso de bit en aproximadamente un 50%, lo que a su vez disminuye significativamente las tarifas de transacción. En el futuro, también se pueden explorar esquemas de firma de una sola vez más compactos para optimizar aún más el rendimiento de BitVM.
3.3 Bitcoin amigable con la función hash
La red de Bitcoin actual no soporta la operación OP_CAT, por lo que no se puede realizar la concatenación de cadenas para verificar la ruta de Merkle. Por lo tanto, es necesario diseñar una función hash optimizada basada en el script de Bitcoin existente, para soportar la funcionalidad de prueba de inclusión de Merkle.
La función hash BLAKE3 es un candidato potencial. Divide la entrada en fragmentos de tamaño fijo y utiliza una función de compresión para procesarla. Al optimizar la implementación del algoritmo BLAKE3 en el script de Bitcoin, se puede reducir significativamente la cantidad de datos en la cadena y la complejidad computacional.
3.4 Scripts sin guion BitVM
Scriptless Scripts es un método para ejecutar contratos inteligentes fuera de la cadena mediante firmas Schnorr. Tiene características potentes, buena privacidad y alta eficiencia. La introducción de la tecnología Scriptless Scripts en BitVM puede reducir aún más la cantidad de datos en la cadena y disminuir las tarifas de transacción.
Al utilizar firmas múltiples Schnorr y firmas adaptadoras, se pueden realizar compromisos de puertas lógicas en el circuito BitVM sin necesidad de proporcionar valores hash y preimagen. Este método puede ahorrar significativamente espacio de script en BitVM, mejorando la eficiencia general.
3.5 Desafío multipartito sin permiso
Actualmente, BitVM utiliza un modelo de desafío de dos partes con licencia, lo que presenta riesgos de seguridad potenciales. Para mejorar la seguridad del sistema, se puede diseñar un protocolo de desafío OP multilateral sin licencia, expandiendo el modelo de confianza de BitVM de 1-of-n a 1-of-N (N mucho mayor que n).
Al implementar desafíos múltiples sin permiso, se deben resolver los siguientes problemas:
Ataque de la bruja: diseñar un algoritmo de resolución de disputas que haga que el costo para que las partes honestas ganen la disputa crezca de manera logarítmica con respecto al número de oponentes.
Ataque de retardo: exige que el retador apueste por adelantado y diseña mecanismos para limitar el alcance del impacto del ataque de retardo.
4. Conclusión
La tecnología BitVM ofrece nuevas posibilidades para la escalabilidad de Bitcoin y la implementación de contratos inteligentes. A través de la exploración y práctica de las direcciones de optimización mencionadas, se espera mejorar aún más el rendimiento y la seguridad de BitVM, contribuyendo así a la prosperidad del ecosistema de Bitcoin. En el futuro, se requerirá más investigación y experimentación para aprovechar al máximo el potencial de BitVM.
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Nueva dirección de optimización de BitVM: impulsar la expansión de Bitcoin y el desarrollo de contratos inteligentes
Optimización de BitVM: Mejora de la escalabilidad y capacidad de programación de Bitcoin
1. Introducción
Bitcoin, como activo digital descentralizado, presenta algunas limitaciones, dificultando el soporte para aplicaciones complejas y redes de pago a gran escala. Para abordar este problema, la industria ha propuesto diversas soluciones de escalado, como canales de estado, cadenas laterales y validación del cliente. Recientemente, la propuesta de la tecnología BitVM ha proporcionado una nueva idea de escalado para Bitcoin, permitiendo la implementación de contratos inteligentes Turing completos sin alterar el consenso de Bitcoin.
BitVM logra una mecánica similar a los Rollups optimistas al aprovechar ingeniosamente los scripts de Bitcoin y la tecnología Taproot. Utiliza firmas de Lamport para establecer conexiones entre UTXO, logrando así scripts de Bitcoin con estado. Al comprometer programas grandes en direcciones Taproot, BitVM puede realizar cálculos complejos fuera de la cadena, manteniendo al mismo tiempo una huella en la cadena muy pequeña.
Sin embargo, la tecnología BitVM aún se encuentra en una etapa temprana y presenta algunos problemas en términos de eficiencia y seguridad. Este artículo explorará varias direcciones de optimización para mejorar aún más el rendimiento y la usabilidad de BitVM.
2. Principio de BitVM
BitVM es una solución de contrato fuera de la cadena, diseñada para ampliar las funciones de contrato de Bitcoin. A través de la firma única de Lamport, ha logrado la capacidad de estado del script de Bitcoin, permitiendo que diferentes scripts compartan el mismo valor de variable. Los componentes principales de BitVM incluyen:
Compromiso del circuito: compilar el programa en un circuito binario y realizar el compromiso en la dirección Taproot.
Desafío y respuesta: prefirmar una serie de transacciones para implementar el mecanismo de desafío-respuesta, que se puede ejecutar fuera de la cadena o en la cadena.
Castigo ambiguo: si el demostrador presenta una declaración incorrecta, el validador puede obtener el depósito del demostrador al desafiarlo con éxito.
3. Dirección de optimización de BitVM
3.1 Basado en ZK para reducir el número de interacciones de OP
Al introducir la tecnología de prueba de cero conocimiento, se puede reducir significativamente el número de desafíos en BitVM, lo que mejora la eficiencia. La complejidad del algoritmo de verificación de la prueba de cero conocimiento es fija, lo que, en comparación con el método de bisección que abre el algoritmo original, presenta una complejidad computacional más baja. Este método puede acortar el ciclo de desafíos y reducir los costos de tarifas.
En el futuro, se podrá explorar la combinación de pruebas de conocimiento cero y pruebas de fraude para construir ZK Fraud Proof, implementando un modelo de Prueba ZK bajo demanda. Este modelo solo generará la Prueba ZK en caso de desafío, lo que permitirá optimizar aún más el uso de recursos computacionales.
3.2 Bitcoin amigable de una sola vez firma
La firma de Lamport es un componente básico de BitVM, pero su longitud de clave pública y firma es bastante larga, consumiendo una gran cantidad de espacio de almacenamiento. Se puede considerar el uso del esquema de firma de una sola vez de Winternitz, que puede reducir significativamente la longitud de la firma y la clave pública, aunque aumentará algo la complejidad computacional.
En BitVM, el uso de firmas de una sola vez optimizadas de Winternitz puede reducir el tamaño del compromiso de bit en aproximadamente un 50%, lo que a su vez disminuye significativamente las tarifas de transacción. En el futuro, también se pueden explorar esquemas de firma de una sola vez más compactos para optimizar aún más el rendimiento de BitVM.
3.3 Bitcoin amigable con la función hash
La red de Bitcoin actual no soporta la operación OP_CAT, por lo que no se puede realizar la concatenación de cadenas para verificar la ruta de Merkle. Por lo tanto, es necesario diseñar una función hash optimizada basada en el script de Bitcoin existente, para soportar la funcionalidad de prueba de inclusión de Merkle.
La función hash BLAKE3 es un candidato potencial. Divide la entrada en fragmentos de tamaño fijo y utiliza una función de compresión para procesarla. Al optimizar la implementación del algoritmo BLAKE3 en el script de Bitcoin, se puede reducir significativamente la cantidad de datos en la cadena y la complejidad computacional.
3.4 Scripts sin guion BitVM
Scriptless Scripts es un método para ejecutar contratos inteligentes fuera de la cadena mediante firmas Schnorr. Tiene características potentes, buena privacidad y alta eficiencia. La introducción de la tecnología Scriptless Scripts en BitVM puede reducir aún más la cantidad de datos en la cadena y disminuir las tarifas de transacción.
Al utilizar firmas múltiples Schnorr y firmas adaptadoras, se pueden realizar compromisos de puertas lógicas en el circuito BitVM sin necesidad de proporcionar valores hash y preimagen. Este método puede ahorrar significativamente espacio de script en BitVM, mejorando la eficiencia general.
3.5 Desafío multipartito sin permiso
Actualmente, BitVM utiliza un modelo de desafío de dos partes con licencia, lo que presenta riesgos de seguridad potenciales. Para mejorar la seguridad del sistema, se puede diseñar un protocolo de desafío OP multilateral sin licencia, expandiendo el modelo de confianza de BitVM de 1-of-n a 1-of-N (N mucho mayor que n).
Al implementar desafíos múltiples sin permiso, se deben resolver los siguientes problemas:
Ataque de la bruja: diseñar un algoritmo de resolución de disputas que haga que el costo para que las partes honestas ganen la disputa crezca de manera logarítmica con respecto al número de oponentes.
Ataque de retardo: exige que el retador apueste por adelantado y diseña mecanismos para limitar el alcance del impacto del ataque de retardo.
4. Conclusión
La tecnología BitVM ofrece nuevas posibilidades para la escalabilidad de Bitcoin y la implementación de contratos inteligentes. A través de la exploración y práctica de las direcciones de optimización mencionadas, se espera mejorar aún más el rendimiento y la seguridad de BitVM, contribuyendo así a la prosperidad del ecosistema de Bitcoin. En el futuro, se requerirá más investigación y experimentación para aprovechar al máximo el potencial de BitVM.