Une brève analyse de ZKByte : une solution d’extension Bitcoin Layer2 basée sur ZK et BitVm

Texte : ZKBase (anciennement ZKSpace)

L’objectif principal de cette conception est de construire un réseau de couche 2 spécialement personnalisé pour BitcoinBlockchain. Le réseau Bitcoin Layer 2 est conçu pour répondre à la demande croissante de transactions plus rapides et plus efficaces au sein de l’écosystème Bitcoin. En libérant certaines tâches de traitement des transactions du réseau principal, il vise à réduire la congestion dans le réseau principal de Bitcoin et à réduire considérablement le temps nécessaire à la confirmation des transactions.

Compte tenu des limites inhérentes à la puissance de calcul de la machine virtuelle (VM) Bitcoin, notre conception utilise BitVM, qui démontre le potentiel d’exécution de contrats intelligents entre deux couches du réseau. En tirant parti des défis et des scénarios de réponse, BitVM démontre une nouvelle approche de la programmabilité du réseau Bitcoin qui brise les limites traditionnelles.

Pour améliorer la sécurité et l’intégrité du réseau Bitcoin Layer 2, la conception met en œuvre la vérification de l’état en intégrant la technologie Zero-Knowledge Proof (ZK). Ces technologies de cryptage avancées permettent à BitcoinMainnet de vérifier efficacement l’état du réseau de couche 2 sans compromettre la confidentialité des transactions sous-jacentes. La preuve à divulgation nulle de connaissance vérifie les informations sans révéler les détails de la transaction, ce qui garantit la confidentialité tout en garantissant l’intégrité du réseau de couche 2.

Dans l’ensemble, la conception vise à améliorer l’évolutivité, la vitesse et l’efficacité du réseau Bitcoin grâce à un réseau de couche 2, l’adoption de BitVM pour l’exécution de contrats intelligents et l’intégration de la technologie Zero-Knowledge Proof pour la vérification de l’état, tout en maintenant la confidentialité et la sécurité des transactions sous-jacentes.

0, Architecture

La blockchain de couche 2 utilise un modèle de compte. L’état de l’ensemble de la blockchain est vérifié par zkVM sur la base du système de preuve Halo2. L’état de la couche 2 est synchronisé avec le réseau BitcoinMainnet, et tous les états de la couche 2 sont vérifiés par le validateur Zero-Knowledge Proof (ZKP) mis en œuvre par BitVM. Nous utilisons un UTXO pour suivre tous les états de la couche 2. De plus, nous utilisons une machine Oracle de confiance pour nous assurer que seule l’entrée/sortie du script de verrouillage/déverrouillage suit le protocole de couche 2.

1, Conseil de couche 2 et Oracle Machine de confiance

Un comité de couche 2, composé d’un groupe restreint d’utilisateurs, supervise l’intégrité globale du réseau de couche 2. En cas de problème avec le protocole, le comité peut intervenir et arrêter le protocole pour protéger les actifs de tous les utilisateurs. Une machine Oracle de confiance est importante pour vérifier l’exactitude des UTXO et des scripts d’entrée/sortie.

2, de la couche 1 à la couche 2

Créez une seule adresse TaprootAddress sur le réseau Bitcoin pour représenter le protocole de couche 2. Lorsqu’un UTXO est créé et transféré à la TaprootAddress, l’UTXO correspondant est en fait « rechargé » de BitcoinMainnet à la couche 2.

Le protocole ou le compte de commission gère spécifiquement les autorisations de « transfert » pour tous les actifs UTXO qui sont « déposés » dans la couche 2. Seuls les protocoles, les machines Oracle de confiance ou les comptes de comité peuvent changer la propriété des UTXO déposés. Trusted Oracle Machine garantit que le script UTXO de sortie correct est inclus dans la transaction de transfert de propriété.

3. Le bloc synchronisé avec le BitcoinMainnet

L’état de tous les réseaux de couche 2 est synchronisé avec le BitcoinMainnet sous la forme d’un bloc. Dans le cas d’un bloc, les informations suivantes doivent être fournies :

· transactions dans un bloc particulier ;

· l’état du nouveau compte après l’application de ces transactions ;

· un nouvel UTXO dans l’état actuel du bloc (toujours prêt même si le protocole est cassé) ;

· Bloquer les informations du réseau Bitcoin ;

· Zero-Knowledge Proof (justifie la transition de l’état du bloc précédent au bloc actuel) L’état de tous ces BitcoinMainnet est enregistré dans un historique des transactions UTXO.

3.1 En savoir plus sur l’attestation

La preuve à divulgation nulle de connaissance est utilisée pour vérifier l’exactitude de la couche 2. Essayez de démontrer ce qui suit :

· Les transactions de bloc au niveau de la couche 2 sont correctement signées.

· Le nouveau statut de tous les comptes est géré correctement.

· Toutes les transactions de recharge avant un bloc particulier du BitcoinMainnet sont traitées correctement.

· Pour l’état actuel, toutes les allocations UTXO sont créées correctement.

3.2 Bloquer le défi de l’information

Pour garantir l’exactitude des informations de bloc spécifiées dans le BitcoinMainnet, nous utilisons un schéma de défi et de réponse. Le prouveur peut prouver l’exactitude des informations sur les blocs en soulignant qu’il y a N autres blocs après un bloc particulier pendant la période de temps verrouillée.

3.3 Améliorations du circuit ZKP et de BitVM

Comme le montre l’article de BitVM, la vérification ZKP peut être représentée comme un circuit binaire qui peut être contesté par deux participants. Avec une transaction pré-signée, un défi peut être envoyé pour obtenir la promesse de bit du circuit. Si 0 et 1 sont révélés, le défi est réussi. Afin d’utiliser BitVM pour vérifier ZKP, vous devez faire attention aux deux points suivants :

Le même circuit binaire promet de ne pouvoir être utilisé qu’une seule fois. C’est-à-dire que si le même engagement de circuit est utilisé pour plusieurs blocs, il peut révéler les 0 et les 1 d’un engagement de bit.

Pour la vérification ZKP, l’"entrée commune » doit être vérifiée en plus de la satisfaction du circuit.

Pour faire face à ces deux inconvénients, pour chaque bloc de la couche 2, un circuit binaire unique est créé, et une « entrée commune » est fixée. Les scripts Bitcoin sont utilisés pour gérer le hachage et la vérification des entrées publiques. L’engagement de bits d’entrée public correct est vérifié par une machine Oracle approuvée. En ce qui concerne la satisfaction du circuit, tout membre du comité a le droit de la contester.

4. De la couche 2 à BitcoinMainnet

Les actifs peuvent être déplacés de la couche 2 vers BitcoinMainnet de deux manières : retrait et retrait forcé. Les transactions de retrait sont déclenchées à partir de la couche 2 et le circuit ZKP garantit que les transactions sont traitées comme prévu. Les transactions de retrait forcé sont initiées à partir du réseau Bitcoin.

4.1 Opérations de retrait et de retrait forcé

Les transactions de retrait déclenchées à partir de la couche 2 sont validées à l’aide de circuits ZKP pour s’assurer que les transactions sont traitées correctement. Les transactions de retrait forcé initiées à partir du réseau Bitcoin doivent être incluses dans la prochaine mise à jour de l’état du bloc.

4.2 Allocation UTXO

Lorsque l’état d’un bloc est mis à jour, l’allocation UTXO est synchronisée. En cas d’arrêt du protocole, tous les UTXO peuvent être appliqués pour assurer la sécurité de tous les actifs des utilisateurs. Parmi ces UTXO, seuls les UTXO qui sont retirés ou forcés d’être retirés sont signés par le protocole.

5. Sorties de la couche 2

Une fois que le ZKP n’est pas vérifié, le comité doit cesser et se retirer du protocole. Si le protocole est arrêté, le comité signe toutes les allocations UTXO spécifiées dans le dernier état de bloc de la couche 2. Avec ces signatures, les utilisateurs peuvent se retirer de la couche 2 sans aucune perte.