Analisis singkat ZKByte: solusi ekspansi Bitcoin Layer2 berdasarkan ZK dan BitVm

Kata-kata: ZKBase (sebelumnya ZKSpace)

Tujuan utama dari desain ini adalah untuk membangun jaringan Layer 2 yang disesuaikan secara khusus untuk BitcoinBlockchain. Jaringan Bitcoin Layer 2 dirancang untuk memenuhi permintaan yang terus meningkat akan transaksi yang lebih cepat dan lebih efisien dalam ekosistem Bitcoin. Dengan membebaskan tugas pemrosesan transaksi tertentu dari Jaringan Utama, ini bertujuan untuk mengurangi kemacetan di Jaringan Utama Bitcoin dan secara drastis mengurangi waktu yang diperlukan untuk konfirmasi transaksi.

Mengingat keterbatasan yang melekat pada daya komputasi Bitcoin Virtual Machine (VM), desain kami menggunakan BitVM, yang menunjukkan potensi mengeksekusi kontrak pintar antara dua lapisan jaringan. Dengan memanfaatkan tantangan dan skenario respons, BitVM menunjukkan pendekatan baru terhadap Programabilitas jaringan Bitcoin yang memecah keterbatasan tradisional.

Untuk meningkatkan keamanan dan integritas jaringan Bitcoin Layer 2, desain mengimplementasikan verifikasi status dengan mengintegrasikan teknologi Zero-Knowledge Proof (ZK). Teknologi enkripsi canggih ini memungkinkan Bitcoinmainnet untuk secara efektif memverifikasi keadaan jaringan Layer 2 tanpa mengorbankan privasi dan kerahasiaan transaksi yang mendasarinya. Zero-Knowledge Proof memverifikasi informasi tanpa mengungkapkan secara spesifik transaksi, memastikan privasi sambil memastikan integritas jaringan Layer 2.

Secara keseluruhan, desain ini bertujuan untuk meningkatkan skalabilitas, kecepatan, dan efisiensi jaringan Bitcoin melalui jaringan Layer 2, adopsi BitVM untuk eksekusi Smart Contract, dan integrasi teknologi Zero-Knowledge Proof untuk verifikasi negara, sambil menjaga privasi dan keamanan transaksi yang mendasarinya.

0, Arsitektur

Layer 2 Blockchain menggunakan model akun. Keadaan seluruh Blockchain diverifikasi oleh zkVM berdasarkan sistem bukti Halo2. Status Layer 2 disinkronkan dengan jaringan BitcoinMainnet, dan semua status Layer 2 diverifikasi oleh validator Zero-Knowledge Proof (ZKP) yang diterapkan oleh BitVM. Kami menggunakan UTXO untuk melacak semua status Layer 2. Selain itu, kami menggunakan Mesin Oracle tepercaya untuk memastikan bahwa hanya input/output skrip kunci/buka kunci yang mengikuti protokol Layer 2.

1, Dewan Layer 2, dan Mesin Oracle Tepercaya

Komite Layer 2, yang terdiri dari sekelompok pengguna terpilih, mengawasi kesehatan keseluruhan jaringan Layer 2. Jika terjadi masalah dengan protokol, panitia dapat turun tangan dan menghentikan protokol untuk melindungi aset semua pengguna. Mesin Oracle Tepercaya penting untuk memverifikasi kebenaran UTXO dan skrip input/output.

2, Layer 1 hingga Layer 2

Buat satu TaprootAddress di jaringan Bitcoin untuk mewakili protokol Layer 2. Ketika UTXO dibuat dan ditransfer ke TaprootAddress, UTXO yang sesuai sebenarnya “diisi ulang” dari BitcoinMainnet ke Layer 2.

Protokol atau akun komisi secara khusus menangani izin “transfer” untuk semua aset UTXO yang “disetorkan” ke Lapisan 2. Hanya protokol, Oracle Machine tepercaya, atau akun komite yang dapat mengubah kepemilikan UTXO yang disetorkan. Mesin Oracle Tepercaya memastikan bahwa skrip UTXO keluaran yang benar disertakan dalam transaksi transfer kepemilikan.

3. Blok disinkronkan ke BitcoinMainnet

Status semua jaringan Layer 2 disinkronkan ke BitcoinMainnet dalam bentuk Blok. Untuk Blok, informasi berikut harus disediakan:

· transaksi dalam blok tertentu;

· status akun baru setelah menerapkan transaksi ini;

· UTXO baru dalam keadaan blok saat ini (selalu siap bahkan jika protokol rusak);

· Memblokir informasi jaringan Bitcoin;

· Bukti Tanpa Pengetahuan (membenarkan transisi status dari Blok sebelumnya ke Blok saat ini) Status semua BitcoinMainnet ini dicatat dalam riwayat transaksi UTXO.

3.1 Lebih lanjut tentang pengesahan

Zero-Knowledge Proof digunakan untuk memverifikasi kebenaran Layer 2. Cobalah untuk menunjukkan hal-hal berikut:

· Transaksi blok di Layer 2 ditandatangani dengan benar.

· Status baru semua akun ditangani dengan benar.

· Semua transaksi top-up sebelum Blok tertentu dari BitcoinMainnet diproses dengan benar.

· Untuk keadaan saat ini, semua alokasi UTXO dibuat dengan benar.

3.2 Blokir Tantangan Informasi

Untuk memastikan kebenaran informasi Blokir yang ditentukan dalam BitcoinMainnet, kami menggunakan skema tantangan dan respons. Prover dapat membuktikan keakuratan informasi Blok dengan menunjukkan bahwa ada N Blok lagi setelah Blok tertentu selama periode waktu terkunci.

3.3 Peningkatan Sirkuit ZKP dan BitVM

Seperti yang ditunjukkan dalam makalah BitVM, verifikasi ZKP dapat direpresentasikan sebagai sirkuit biner yang dapat ditantang oleh dua peserta. Dengan transaksi yang telah ditandatangani sebelumnya, tantangan dapat dikirim untuk mendapatkan sedikit janji sirkuit. Jika 0 dan 1 terungkap, tantangannya berhasil. Untuk menggunakan BitVM untuk memverifikasi ZKP, Anda perlu memperhatikan dua poin berikut:

Sirkuit biner yang sama berjanji untuk digunakan hanya sekali. Artinya, jika komitmen sirkuit yang sama digunakan untuk beberapa blok, itu dapat mengungkapkan 0s dan 1s dari komitmen satu bit.

Untuk verifikasi ZKP, “input umum” harus diperiksa selain kepuasan sirkuit.

Untuk mengatasi dua kelemahan ini, untuk setiap blok Layer 2, sirkuit biner unik dibuat, dan “input umum” diperbaiki. Skrip Bitcoin digunakan untuk menangani hashing dan memeriksa input publik. Komitmen Bit input publik yang benar diperiksa oleh Mesin Oracle tepercaya. Sejauh menyangkut kepuasan sirkuit, setiap anggota komite memiliki hak untuk menantangnya.

4. Dari Layer 2 ke BitcoinMainnet

Aset dapat dipindahkan dari Layer 2 ke BitcoinMainnet dengan dua cara: penarikan dan penarikan paksa. Transaksi penarikan dipicu dari Layer 2, dan sirkuit ZKP memastikan bahwa transaksi diproses seperti yang diharapkan. Transaksi penarikan paksa dimulai dari jaringan Bitcoin.

4.1 Transaksi Penarikan dan Penarikan Paksa

Transaksi penarikan yang dipicu dari Layer 2 divalidasi menggunakan sirkuit ZKP untuk memastikan bahwa transaksi diproses dengan benar. Transaksi penarikan paksa yang dimulai dari jaringan Bitcoin harus disertakan dalam pembaruan status Blok berikutnya.

4.2 Alokasi UTXO

Ketika status blok diperbarui, alokasi UTXO disinkronkan. Jika protokol dihentikan, semua UTXO dapat diterapkan untuk memastikan keamanan semua aset pengguna. Dari UTXO ini, hanya UTXO yang ditarik atau dipaksa untuk ditarik yang ditandatangani oleh protokol.

5. Layer2 keluar

Setelah ZKP tidak diverifikasi, komite harus berhenti dan menarik diri dari protokol. Jika protokol dihentikan, komite menandatangani semua alokasi UTXO yang ditentukan dalam status Blok terbaru dari Layer 2. Dengan tanda tangan ini, pengguna dapat menarik diri dari Layer 2 tanpa kehilangan apa pun.