Eksplorasi Rencana Optimalisasi BitVM

1. Pendahuluan

Bitcoin sebagai aset digital yang terdesentralisasi memiliki nilai penting, tetapi skalabilitasnya telah menjadi masalah yang mendesak untuk diselesaikan. Model UTXO Bitcoin menyebabkan kesulitan dalam menjalankan perhitungan yang bergantung pada status yang kompleks, membatasi kemungkinan untuk membangun aplikasi yang kaya di atasnya.

Untuk menyelesaikan masalah skalabilitas Bitcoin, industri telah mengajukan berbagai solusi teknis, seperti saluran status, rantai samping, dan verifikasi klien. Namun, solusi ini lebih atau kurang memiliki keterbatasan fungsional dan masalah keamanan. Solusi BitVM yang diajukan pada akhir 2023 memberikan kemungkinan bagi Bitcoin untuk merealisasikan kontrak yang lengkap Turing, yang menarik perhatian luas.

BitVM memanfaatkan skrip Bitcoin dan teknologi Taproot untuk mewujudkan mekanisme Rollup optimis. Ini menghubungkan UTXO melalui tanda tangan Lamport, berkomitmen pada program besar dalam alamat Taproot, dan mengeksekusi perhitungan kompleks melalui interaksi off-chain dan verifikasi on-chain. Ini sangat memperluas skenario aplikasi Bitcoin.

Namun, teknologi BitVM masih dalam tahap awal, dan masih ada ruang untuk perbaikan dalam hal efisiensi dan keamanan. Artikel ini akan membahas beberapa arah utama untuk optimasi BitVM, dengan harapan dapat meningkatkan kinerja dan utilitasnya.

2. Prinsip BitVM

BitVM bertujuan untuk memberikan fungsionalitas kontrak off-chain untuk Bitcoin. Ini mewujudkan skrip Bitcoin yang memiliki status melalui tanda tangan sekali pakai Lamport, memungkinkan berbagi status antara skrip yang berbeda. Komputasi BitVM dilakukan di luar rantai, sementara verifikasi hasil dilakukan di dalam rantai.

Sistem BitVM didasarkan pada bukti penipuan dan protokol tantangan-respons, terutama terdiri dari komponen berikut:

• Janji sirkuit: mengompilasi program menjadi sirkuit biner dan berjanji untuk disimpan di alamat Taproot
• Tantangan dan Respons: Prabubuhkan serangkaian transaksi untuk mewujudkan permainan tantangan-respons
• Mekanisme hukuman: menghukum pembuktian yang membuat pernyataan yang tidak benar

Desain ini memungkinkan BitVM untuk memverifikasi perhitungan yang sangat kompleks tanpa mengubah aturan konsensus Bitcoin.

3. Rencana Optimalisasi BitVM

3.1 Berdasarkan ZK mengurangi jumlah interaksi OP

Tantangan BitVM saat ini - mekanisme respons mungkin memerlukan interaksi yang banyak dan memakan waktu dalam skenario terburuk. Memperkenalkan bukti nol-pengetahuan dapat secara efektif mengurangi jumlah interaksi:

• Menggunakan algoritma verifikasi bukti nol pengetahuan sebagai pengganti algoritma asli, mengurangi jumlah tantangan dan periode.
• Jelajahi model Bukti ZK On-Demand, yang hanya menghasilkan bukti saat ada tantangan
• Penelitian tentang kemungkinan menghasilkan ZK Fraud Proof untuk instruksi sengketa tunggal

3.2 Tanda tangan sekali pakai yang ramah Bitcoin

Tanda tangan Lamport adalah komponen dasar BitVM, tetapi tanda tangan dan kunci publiknya cukup panjang. Dapat mempertimbangkan untuk menggunakan skema tanda tangan sekali pakai Winternitz:

• Ketika d=15, panjang kunci publik dan tanda tangan dapat dipersingkat hingga 1/4 dari skema Lamport.
• Menggunakan d=15, v=160, f=ripemd160(x) dari skema Winternitz dapat mengurangi biaya transaksi BitVM lebih dari 50%
• Mengoptimalkan lebih lanjut implementasi skema Winternitz dalam skrip Bitcoin

3.3 Fungsi hash yang ramah Bitcoin

Merancang fungsi hash yang ramah Bitcoin dapat mengoptimalkan ukuran skrip dan ukuran saksi BitVM.

• Menjelajahi implementasi fungsi hash seperti BLAKE3 dalam skrip Bitcoin
• Memecah kode fungsi hash, mengurangi jumlah data di blockchain dengan melakukan eksekusi langkah demi langkah
• Bandingkan ramah Bitcoin dari fungsi hash seperti Keccak-256, Grøstl, dan lainnya.

3.4 Scriptless Scripts BitVM

Scriptless Scripts dapat mengurangi volume data di blockchain, meningkatkan efisiensi BitVM:

• Menggunakan tanda tangan multi-tanda tangan Schnorr dan tanda tangan adaptor untuk merealisasikan komitmen gerbang logika
• Mengurangi penggunaan ruang skrip BitVM, meningkatkan efisiensi
• Meningkatkan skema yang ada, mengurangi jumlah interaksi antara pembuktian dan penantang

3.5 Tantangan multi-pihak tanpa izin

Memperluas model kepercayaan BitVM, mewujudkan tantangan multi-pihak tanpa izin:

• Menyelesaikan masalah serangan penyihir, membuat biaya pihak yang jujur tumbuh secara logaritmik.
• Mengatasi serangan penundaan, meminta penantang untuk mempertaruhkan dan menetapkan batas penundaan
• Menjelajahi model tantangan multipihak tanpa izin yang sesuai dengan karakteristik Bitcoin

4. Kesimpulan

BitVM menawarkan kemungkinan baru untuk skalabilitas Bitcoin, tetapi masih ada banyak ruang untuk optimasi. Dengan memperkenalkan bukti nol pengetahuan, meningkatkan skema tanda tangan dan hashing, memanfaatkan Skrip Tanpa Skrip, serta mewujudkan tantangan multipihak tanpa izin, kinerja dan keamanan BitVM dapat lebih ditingkatkan. Di masa depan, lebih banyak eksplorasi dan praktik masih diperlukan untuk memaksimalkan potensi BitVM dan mendorong perkembangan ekosistem Bitcoin yang makmur.