Un breve análisis de ZKByte: una solución de expansión de Bitcoin Layer2 basada en ZK y BitVm

Texto: ZKBase (antes ZKSpace)

El objetivo principal de este diseño es construir una red de capa 2 especialmente personalizada para BitcoinBlockchain. La red Bitcoin Layer 2 está diseñada para satisfacer la creciente demanda de transacciones más rápidas y eficientes dentro del ecosistema Bitcoin. Al liberar ciertas tareas de procesamiento de transacciones de la red principal, tiene como objetivo aliviar la congestión en la red principal de Bitcoin y reducir drásticamente el tiempo requerido para la confirmación de la transacción.

Dadas las limitaciones inherentes a la potencia de cálculo de la máquina virtual (VM) de Bitcoin, nuestro diseño utiliza BitVM, que demuestra el potencial de ejecutar contratos inteligentes entre dos capas de la red. Al aprovechar los desafíos y los escenarios de respuesta, BitVM demuestra un nuevo enfoque para la programabilidad de la red Bitcoin que rompe las limitaciones tradicionales.

Para mejorar la seguridad e integridad de la red de capa 2 de Bitcoin, el diseño implementa la verificación del estado mediante la integración de la tecnología Zero-Knowledge Proof (ZK). Estas tecnologías avanzadas de encriptación permiten a BitcoinMainnet verificar eficazmente el estado de la red de capa 2 sin comprometer la privacidad y confidencialidad de las transacciones subyacentes. Zero-Knowledge Proof verifica la información sin revelar los detalles de la transacción, lo que garantiza la privacidad al tiempo que garantiza la integridad de la red de capa 2.

En general, el diseño tiene como objetivo mejorar la escalabilidad, la velocidad y la eficiencia de la red Bitcoin a través de una red de capa 2, la adopción de BitVM para la ejecución de contratos inteligentes y la integración de la tecnología Zero-Knowledge Proof para la verificación del estado, al tiempo que se mantiene la privacidad y la seguridad de las transacciones subyacentes.

0, Arquitectura

La cadena de bloques de capa 2 utiliza un modelo de cuenta. El estado de toda la cadena de bloques es verificado por zkVM basado en el sistema de prueba Halo2. El estado de la capa 2 se sincroniza con la red BitcoinMainnet, y todos los estados de la capa 2 son verificados por el validador Zero-Knowledge Proof (ZKP) implementado por BitVM. Utilizamos un UTXO para realizar un seguimiento de todos los estados de la capa 2. Además, utilizamos una máquina Oracle de confianza para garantizar que solo la entrada/salida del script de bloqueo/desbloqueo siga el protocolo de capa 2.

1, Consejo de capa 2 y Oracle Machine de confianza

Un comité de capa 2, formado por un grupo selecto de usuarios, supervisa el estado general de la red de capa 2. En caso de un problema con el protocolo, el comité puede intervenir y detener el protocolo para proteger los activos de todos los usuarios. Trusted Oracle Machine es importante para verificar la exactitud de los UTXO y scripts de entrada/salida.

2, Capa 1 a Capa 2

Cree un único TaprootAddress en la red Bitcoin para representar el protocolo de capa 2. Cuando se crea un UTXO y se transfiere a TaprootAddress, el UTXO correspondiente se “recarga” de BitcoinMainnet a la capa 2.

La cuenta de protocolo o comisión maneja específicamente los permisos de “transferencia” para todos los activos UTXO que se “depositan” en la Capa 2. Solo los protocolos, las máquinas Oracle de confianza o las cuentas de comité pueden cambiar la propiedad de los UTXO depositados. Trusted Oracle Machine garantiza que el script UTXO de salida correcto se incluya en la transacción de transferencia de propiedad.

3. El bloque sincronizado con la red principal de Bitcoin

El estado de todas las redes de capa 2 se sincroniza con BitcoinMainnet en forma de bloque. Para un bloque, se debe proporcionar la siguiente información:

· transacciones en un bloque en particular;

· el nuevo estado de la cuenta después de aplicar estas transacciones;

· un nuevo UTXO en el estado de bloque actual (siempre listo incluso si se rompe el protocolo);

· Información de bloques de la red Bitcoin;

· Prueba de conocimiento cero (justifica la transición de estado del bloque anterior al bloque actual) El estado de todos estos BitcoinMainnet se registra en un historial de transacciones UTXO.

3.1 Más información sobre la certificación

La prueba de conocimiento cero se utiliza para verificar la exactitud de la capa 2. Intente demostrar lo siguiente:

· Las transacciones de bloque en la capa 2 están correctamente firmadas.

· El nuevo estado de todas las cuentas se gestiona correctamente.

· Todas las transacciones de recarga antes de un bloque en particular de la red principal de Bitcoin se procesan correctamente.

· Para el estado actual, todas las asignaciones UTXO se crean correctamente.

3.2 Desafío de información de bloques

Para garantizar la exactitud de la información del bloque especificada en BitcoinMainnet, utilizamos un esquema de desafío y respuesta. El probador puede probar la exactitud de la información del bloque señalando que hay N bloques más después de un bloque en particular durante el período de tiempo bloqueado.

3.3 Mejoras en el circuito ZKP y BitVM

Como se muestra en el documento de BitVM, la verificación de ZKP se puede representar como un circuito binario que puede ser desafiado por dos participantes. Con una transacción prefirmada, se puede enviar un desafío para obtener la promesa de bits del circuito. Si se revelan 0 y 1, el desafío tiene éxito. Para utilizar BitVM para verificar ZKP, debe prestar atención a los dos puntos siguientes:

El mismo circuito binario promete usarse solo una vez. Es decir, si se utiliza el mismo compromiso de circuito para varios bloques, puede revelar los 0 y 1 del compromiso de un bit.

Para la verificación ZKP, se debe verificar la “entrada común” además de la satisfacción del circuito.

Para hacer frente a estos dos inconvenientes, para cada bloque de la Capa 2, se crea un circuito binario único y se fija una “entrada común”. Los scripts de Bitcoin se utilizan para manejar el hash y la verificación de las entradas públicas. El compromiso de bit de entrada pública correcto es verificado por una máquina Oracle de confianza. En lo que respecta a la satisfacción del circuito, cualquier miembro del comité tiene derecho a impugnarla.

4. De la capa 2 a BitcoinMainnet

Los activos se pueden mover de la capa 2 a BitcoinMainnet de dos maneras: retiro y retiro forzoso. Las transacciones de retiro se activan desde la capa 2 y el circuito ZKP garantiza que las transacciones se procesen según lo esperado. Las transacciones de retiro forzoso se inician desde la red Bitcoin.

4.1 Transacciones de retiro y retiro forzoso

Las transacciones de retiro activadas desde la Capa 2 se validan mediante circuitos ZKP para garantizar que las transacciones se procesen correctamente. Las transacciones de retiro forzoso iniciadas desde la red Bitcoin deben incluirse en la próxima actualización del estado del bloque.

4.2 Asignación UTXO

Cuando se actualiza el estado de un bloque, se sincroniza la asignación UTXO. En el caso de que el protocolo se detenga, se pueden aplicar todos los UTXO para garantizar la seguridad de todos los activos de usuario. De estos UTXO, solo los UTXO que se retiran o se obligan a retirarse están firmados por el protocolo.

5. La capa 2 sale

Una vez que el ZKP no está verificado, el comité debe cesar y retirarse del protocolo. Si se detiene el protocolo, el comité firma todas las asignaciones UTXO especificadas en el último estado de bloque de la capa 2. Con estas firmas, los usuarios pueden retirarse de la Capa 2 sin ninguna pérdida.