Bitcoin, như một loại tài sản kỹ thuật số phi tập trung, có những đặc điểm an toàn và đáng tin cậy. Tuy nhiên, nó gặp phải những hạn chế nghiêm trọng về khả năng mở rộng, khó đáp ứng nhu cầu thanh toán và các ứng dụng khác. Bitcoin sử dụng mô hình UTXO, coi mỗi giao dịch là một sự kiện độc lập, tạo ra một hệ thống không trạng thái, thiếu khả năng thực hiện các phép toán phức tạp. Điều này nghiêm trọng hạn chế khả năng xây dựng các ứng dụng phi tập trung và các công cụ tài chính phức tạp trên Bitcoin.
Để giải quyết vấn đề mở rộng Bitcoin, ngành công nghiệp đã đề xuất nhiều giải pháp công nghệ, chẳng hạn như kênh trạng thái, chuỗi bên và xác thực khách hàng. Tuy nhiên, những giải pháp này đều có một số hạn chế về chức năng, độ an toàn không đủ, v.v. Vào tháng 12 năm 2023, người đứng đầu dự án ZeroSync, Robin Linus, đã công bố tài liệu trắng có tựa đề "BitVM: Tính toán bất kỳ thứ gì trên Bitcoin", đề xuất một giải pháp để thực hiện hợp đồng Turing hoàn chỉnh mà không thay đổi sự đồng thuận của mạng Bitcoin. BitVM tận dụng tối đa kịch bản Bitcoin và Taproot, thực hiện Rollup lạc quan, mở rộng đáng kể tiềm năng ứng dụng của Bitcoin.
Mặc dù công nghệ BitVM có triển vọng lớn, nhưng vẫn đang ở giai đoạn đầu, vẫn còn một số vấn đề về hiệu quả và an toàn, như số lần tương tác quá nhiều, dữ liệu chữ ký dài, độ phức tạp của hàm băm cao, v.v. Bài viết này sẽ phân tích nguyên lý của BitVM và đưa ra một số ý tưởng tối ưu, nhằm nâng cao hơn nữa hiệu quả và an toàn của BitVM.
2. Nguyên lý BitVM
BitVM nhằm cung cấp chức năng hợp đồng ngoại tuyến cho Bitcoin. Nó thực hiện kịch bản Bitcoin có trạng thái thông qua chữ ký một lần Lamport, cho phép các kịch bản khác nhau chia sẻ cùng một giá trị biến. Quá trình tính toán của BitVM diễn ra ngoại tuyến, trong khi việc xác minh kết quả diễn ra trên chuỗi. Khi quá trình xác minh quá phức tạp, có thể sử dụng chế độ thách thức và phản hồi để hỗ trợ xác minh tính toán phức tạp hơn.
Các thành phần chính của BitVM bao gồm:
Cam kết mạch: Người chứng và người xác minh sẽ biên dịch chương trình thành mạch nhị phân và cam kết mạch đó trong địa chỉ Taproot.
Thách thức và phản hồi: Hai bên ký trước một loạt giao dịch để thực hiện trò chơi thách thức-phản hồi.
Hình phạt mơ hồ: Nếu người chứng minh đưa ra tuyên bố không chính xác, người xác minh có thể nhận được khoản tiền gửi của người chứng minh bằng cách thách thức thành công.
3. Tối ưu hóa BitVM
3.1 Dựa trên ZK để giảm số lần tương tác OP
Có thể xem xét việc áp dụng chứng minh không kiến thức để giảm số lần thách thức của BitVM, nâng cao hiệu quả. Độ phức tạp thuật toán xác minh của chứng minh không kiến thức là cố định, so với phương pháp phân đôi để mở thuật toán gốc, độ phức tạp tính toán thấp hơn. Bằng cách chuyển đối tượng thách thức từ thuật toán gốc sang thuật toán xác minh, có thể giảm đáng kể số vòng thách thức và rút ngắn chu kỳ thách thức.
Ngoài ra, có thể khám phá việc kết hợp chứng minh không biết (ZKP) với chứng minh gian lận để xây dựng ZK Fraud Proof, thực hiện chế độ ZK Proof theo yêu cầu. Trong chế độ này, chỉ cần tạo ZK Proof khi có thách thức xảy ra, có thể giảm chi phí tính toán tổng thể.
3.2 Chữ ký một lần thân thiện với Bitcoin
Chữ ký Lamport là thành phần cơ bản của BitVM, nhưng độ dài của chữ ký và khóa công khai khá dài, tiêu tốn nhiều không gian lưu trữ. Có thể xem xét việc sử dụng phương án chữ ký một lần Winternitz để giảm độ dài của chữ ký và khóa công khai. Trong BitVM, việc áp dụng chữ ký một lần Winternitz với d=15, v=160, f=ripemd160(x) có thể giảm kích thước cam kết bit khoảng 50%, từ đó giảm đáng kể chi phí giao dịch.
3.3 Hàm băm thân thiện với Bitcoin
Mạng Bitcoin hiện tại không hỗ trợ OP_CAT, không thể xác thực đường Merkle trực tiếp. Cần thiết kế một hàm băm thân thiện với Bitcoin, hỗ trợ chức năng xác thực chứng minh bao gồm Merkle với kích thước script và kích thước chứng kiến script tối ưu.
Hàm băm BLAKE3 là một lựa chọn tiềm năng. Nó chia nhỏ đầu vào thành các khối kích thước 1024 byte và nén mỗi khối một cách độc lập. Trong kịch bản xác minh chứng minh Merkle inclusion của BitVM, phép toán băm BLAKE3 chỉ cần áp dụng một lần hàm nén cho một khối duy nhất, giúp nâng cao hiệu suất.
3.4 Kịch bản không kịch bản BitVM
Scriptless Scripts có thể thực hiện hợp đồng thông minh ngoại tuyến bằng cách sử dụng chữ ký Schnorr, mang lại lợi thế về chức năng, quyền riêng tư và hiệu suất. Việc giới thiệu Scriptless Scripts vào BitVM cho phép sử dụng chữ ký đa chữ ký Schnorr và chữ ký bộ điều hợp để thực hiện cam kết cổng logic, từ đó tiết kiệm không gian kịch bản và nâng cao hiệu quả.
3.5 Thách thức đa phương không cần giấy phép
Hiện tại, BitVM sử dụng mô hình thách thức hai bên có giấy phép, tiềm ẩn rủi ro an toàn. Có thể nghiên cứu giao thức thách thức OP đa bên không cần giấy phép, mở rộng mô hình niềm tin từ 1-of-n thành 1-of-N(N>n). Điều này cần giải quyết các vấn đề như tấn công phù thủy và tấn công độ trễ, có thể tham khảo các nghiên cứu hiện có như Các giải đấu có trọng tài không cần giấy phép và thuật toán BoLD.
4. Kết luận
Công nghệ BitVM mở ra những khả năng mới cho việc mở rộng Bitcoin. Bằng cách giới thiệu chứng minh không kiến thức, tối ưu hóa chữ ký một lần, thiết kế hàm băm thân thiện với Bitcoin, kết hợp Scriptless Scripts và thực hiện thách thức đa bên không cần sự cho phép, có khả năng nâng cao hơn nữa hiệu quả và tính an toàn của BitVM. Việc khám phá và thực hành các hướng tối ưu hóa này sẽ cung cấp hỗ trợ quan trọng cho sự phát triển thịnh vượng của hệ sinh thái Bitcoin.
Trang này có thể chứa nội dung của bên thứ ba, được cung cấp chỉ nhằm mục đích thông tin (không phải là tuyên bố/bảo đảm) và không được coi là sự chứng thực cho quan điểm của Gate hoặc là lời khuyên về tài chính hoặc chuyên môn. Xem Tuyên bố từ chối trách nhiệm để biết chi tiết.
19 thích
Phần thưởng
19
7
Đăng lại
Chia sẻ
Bình luận
0/400
LiquidityNinja
· 08-13 07:13
Lại đang nói về BitVM à? Khi nào lên Mạng chính?
Xem bản gốcTrả lời0
BearMarketSurvivor
· 08-13 06:10
Phân tích chiến thuật: Đây chỉ là một thử nghiệm tại tiền đồn BTC.
Xem bản gốcTrả lời0
DataOnlooker
· 08-10 10:06
Lại làm những thứ lòe loẹt này có ích gì
Xem bản gốcTrả lời0
RektCoaster
· 08-10 09:59
Lại đang nói về việc mở rộng Bitcoin, ngồi chờ tụt dốc
Xem bản gốcTrả lời0
BoredWatcher
· 08-10 09:52
Lại mở rộng dung lượng nữa, cái này có thành công không?
Nguyên lý kỹ thuật BitVM và khám phá tối ưu: Mở rộng tiềm năng ứng dụng Bitcoin
Khám Phá Nguyên Lý và Tối Ưu BitVM
1. Giới thiệu
Bitcoin, như một loại tài sản kỹ thuật số phi tập trung, có những đặc điểm an toàn và đáng tin cậy. Tuy nhiên, nó gặp phải những hạn chế nghiêm trọng về khả năng mở rộng, khó đáp ứng nhu cầu thanh toán và các ứng dụng khác. Bitcoin sử dụng mô hình UTXO, coi mỗi giao dịch là một sự kiện độc lập, tạo ra một hệ thống không trạng thái, thiếu khả năng thực hiện các phép toán phức tạp. Điều này nghiêm trọng hạn chế khả năng xây dựng các ứng dụng phi tập trung và các công cụ tài chính phức tạp trên Bitcoin.
Để giải quyết vấn đề mở rộng Bitcoin, ngành công nghiệp đã đề xuất nhiều giải pháp công nghệ, chẳng hạn như kênh trạng thái, chuỗi bên và xác thực khách hàng. Tuy nhiên, những giải pháp này đều có một số hạn chế về chức năng, độ an toàn không đủ, v.v. Vào tháng 12 năm 2023, người đứng đầu dự án ZeroSync, Robin Linus, đã công bố tài liệu trắng có tựa đề "BitVM: Tính toán bất kỳ thứ gì trên Bitcoin", đề xuất một giải pháp để thực hiện hợp đồng Turing hoàn chỉnh mà không thay đổi sự đồng thuận của mạng Bitcoin. BitVM tận dụng tối đa kịch bản Bitcoin và Taproot, thực hiện Rollup lạc quan, mở rộng đáng kể tiềm năng ứng dụng của Bitcoin.
Mặc dù công nghệ BitVM có triển vọng lớn, nhưng vẫn đang ở giai đoạn đầu, vẫn còn một số vấn đề về hiệu quả và an toàn, như số lần tương tác quá nhiều, dữ liệu chữ ký dài, độ phức tạp của hàm băm cao, v.v. Bài viết này sẽ phân tích nguyên lý của BitVM và đưa ra một số ý tưởng tối ưu, nhằm nâng cao hơn nữa hiệu quả và an toàn của BitVM.
2. Nguyên lý BitVM
BitVM nhằm cung cấp chức năng hợp đồng ngoại tuyến cho Bitcoin. Nó thực hiện kịch bản Bitcoin có trạng thái thông qua chữ ký một lần Lamport, cho phép các kịch bản khác nhau chia sẻ cùng một giá trị biến. Quá trình tính toán của BitVM diễn ra ngoại tuyến, trong khi việc xác minh kết quả diễn ra trên chuỗi. Khi quá trình xác minh quá phức tạp, có thể sử dụng chế độ thách thức và phản hồi để hỗ trợ xác minh tính toán phức tạp hơn.
Các thành phần chính của BitVM bao gồm:
Cam kết mạch: Người chứng và người xác minh sẽ biên dịch chương trình thành mạch nhị phân và cam kết mạch đó trong địa chỉ Taproot.
Thách thức và phản hồi: Hai bên ký trước một loạt giao dịch để thực hiện trò chơi thách thức-phản hồi.
Hình phạt mơ hồ: Nếu người chứng minh đưa ra tuyên bố không chính xác, người xác minh có thể nhận được khoản tiền gửi của người chứng minh bằng cách thách thức thành công.
3. Tối ưu hóa BitVM
3.1 Dựa trên ZK để giảm số lần tương tác OP
Có thể xem xét việc áp dụng chứng minh không kiến thức để giảm số lần thách thức của BitVM, nâng cao hiệu quả. Độ phức tạp thuật toán xác minh của chứng minh không kiến thức là cố định, so với phương pháp phân đôi để mở thuật toán gốc, độ phức tạp tính toán thấp hơn. Bằng cách chuyển đối tượng thách thức từ thuật toán gốc sang thuật toán xác minh, có thể giảm đáng kể số vòng thách thức và rút ngắn chu kỳ thách thức.
Ngoài ra, có thể khám phá việc kết hợp chứng minh không biết (ZKP) với chứng minh gian lận để xây dựng ZK Fraud Proof, thực hiện chế độ ZK Proof theo yêu cầu. Trong chế độ này, chỉ cần tạo ZK Proof khi có thách thức xảy ra, có thể giảm chi phí tính toán tổng thể.
3.2 Chữ ký một lần thân thiện với Bitcoin
Chữ ký Lamport là thành phần cơ bản của BitVM, nhưng độ dài của chữ ký và khóa công khai khá dài, tiêu tốn nhiều không gian lưu trữ. Có thể xem xét việc sử dụng phương án chữ ký một lần Winternitz để giảm độ dài của chữ ký và khóa công khai. Trong BitVM, việc áp dụng chữ ký một lần Winternitz với d=15, v=160, f=ripemd160(x) có thể giảm kích thước cam kết bit khoảng 50%, từ đó giảm đáng kể chi phí giao dịch.
3.3 Hàm băm thân thiện với Bitcoin
Mạng Bitcoin hiện tại không hỗ trợ OP_CAT, không thể xác thực đường Merkle trực tiếp. Cần thiết kế một hàm băm thân thiện với Bitcoin, hỗ trợ chức năng xác thực chứng minh bao gồm Merkle với kích thước script và kích thước chứng kiến script tối ưu.
Hàm băm BLAKE3 là một lựa chọn tiềm năng. Nó chia nhỏ đầu vào thành các khối kích thước 1024 byte và nén mỗi khối một cách độc lập. Trong kịch bản xác minh chứng minh Merkle inclusion của BitVM, phép toán băm BLAKE3 chỉ cần áp dụng một lần hàm nén cho một khối duy nhất, giúp nâng cao hiệu suất.
3.4 Kịch bản không kịch bản BitVM
Scriptless Scripts có thể thực hiện hợp đồng thông minh ngoại tuyến bằng cách sử dụng chữ ký Schnorr, mang lại lợi thế về chức năng, quyền riêng tư và hiệu suất. Việc giới thiệu Scriptless Scripts vào BitVM cho phép sử dụng chữ ký đa chữ ký Schnorr và chữ ký bộ điều hợp để thực hiện cam kết cổng logic, từ đó tiết kiệm không gian kịch bản và nâng cao hiệu quả.
3.5 Thách thức đa phương không cần giấy phép
Hiện tại, BitVM sử dụng mô hình thách thức hai bên có giấy phép, tiềm ẩn rủi ro an toàn. Có thể nghiên cứu giao thức thách thức OP đa bên không cần giấy phép, mở rộng mô hình niềm tin từ 1-of-n thành 1-of-N(N>n). Điều này cần giải quyết các vấn đề như tấn công phù thủy và tấn công độ trễ, có thể tham khảo các nghiên cứu hiện có như Các giải đấu có trọng tài không cần giấy phép và thuật toán BoLD.
4. Kết luận
Công nghệ BitVM mở ra những khả năng mới cho việc mở rộng Bitcoin. Bằng cách giới thiệu chứng minh không kiến thức, tối ưu hóa chữ ký một lần, thiết kế hàm băm thân thiện với Bitcoin, kết hợp Scriptless Scripts và thực hiện thách thức đa bên không cần sự cho phép, có khả năng nâng cao hơn nữa hiệu quả và tính an toàn của BitVM. Việc khám phá và thực hành các hướng tối ưu hóa này sẽ cung cấp hỗ trợ quan trọng cho sự phát triển thịnh vượng của hệ sinh thái Bitcoin.