# BitVM最適化ソリューションの探索## 1. はじめにビットコインは分散型のデジタル資産として重要な価値を持っていますが、そのスケーラビリティは依然として解決が求められる問題です。ビットコインのUTXOモデルは、複雑な状態依存計算の実行を困難にし、その上に豊富なアプリケーションを構築する可能性を制限しています。ビットコインのスケーラビリティ問題を解決するために、業界ではステートチャネル、サイドチェーン、クライアント検証などのさまざまな技術的解決策が提案されています。しかし、これらの解決策には機能的制限や安全性の不足といった問題が多かれ少なかれ存在します。2023年末に提案されたBitVMソリューションは、ビットコインにチューリング完全な契約を実現する可能性を提供し、広く注目を集めました。BitVMはビットコインスクリプトとTaproot技術を利用して、楽観的ロールアップメカニズムを実現しました。それはLamport署名を通じてUTXO間に接続を確立し、Taprootアドレスに大規模プログラムを約束し、オフチェーンインタラクションとオンチェーン検証を通じて複雑な計算を実行します。これにより、ビットコインの応用シーンが大幅に拡大しました。しかし、BitVM技術はまだ初期段階にあり、効率性や安全性などの面で最適化の余地があります。この記事では、BitVMのパフォーマンスと実用性をさらに向上させるための主要な最適化方向について探ります。## 2. BitVM のしくみBitVMはビットコインにオフチェーン契約機能を提供することを目的としています。これはLamportのワンタイム署名を通じて状態を持つビットコインスクリプトを実現し、異なるスクリプト間で状態を共有できるようにしています。BitVMの計算はオフチェーンで行われ、結果の検証はオンチェーンで行われます。BitVMシステムは、詐欺証明とチャレンジ-レスポンスプロトコルに基づいており、主に以下のコンポーネントで構成されています:- 回路の約束: プログラムをバイナリー回路にコンパイルし、Taprootアドレスに約束する- チャレンジとレスポンス: 一連の取引を事前に署名してチャレンジ-レスポンスゲームを実現する- 罰則メカニズム:不正確な声明を提出した証明者に対して罰則を科すこの設計により、BitVMはビットコインのコンセンサスルールを変更することなく、任意の複雑な計算を検証できます。## 3. BitVM最適化ソリューション### 3.1 ZKに基づくOPのインタラクション回数の削減BitVMの現在の課題 - 最悪の状況では、応答メカニズムが多くの相互作用を必要とし、時間がかかる可能性があります。ゼロ知識証明を導入することで、相互作用の回数を効果的に減少させることができます。- ゼロ知識証明を用いた検証アルゴリズムを原始アルゴリズムの代わりに使用し、チャレンジラウンド数と周期を減少させる- On-Demand ZK Proofモデルを探索し、挑戦があるときのみ証明を生成します。- 単一の異議申し立て注文に対してZK Fraud Proof を生成する可能性を調査する### 3.2 ビットコインに優しい一回限りのサインLamport署名はBitVMの基本コンポーネントですが、その署名と公開鍵は長いです。Winternitz一回署名方式の使用を検討できます。- d=15のとき、公開鍵と署名の長さはLamportスキームの1/4に短縮できます。- d=15、v=160、f=ripemd160(x) Winternitz ソリューションを使用すると、BitVM トランザクション手数料を 50% 以上削減できます。- BitcoinスクリプトにおけるWinternitzスキームの実装をさらに最適化する### 3.3 ビットコインに優しいハッシュ関数ビットコインに優しいハッシュ関数を設計することで、BitVMのスクリプトサイズとウィットネスサイズを最適化できます。- BLAKE3などのハッシュ関数のビットコインスクリプトにおける実装を探る- ハッシュ関数のコードを分割し、ステップ実行を通じてチェーン上のデータ量を削減する- Keccak-256やGrøstlなどのハッシュ関数のビットコインへの親しみやすさを比較する### 3.4 スクリプトレススクリプト BitVMスクリプトレススクリプトは、オンチェーンデータ量を削減し、BitVMの効率を向上させることができます:- Schnorrマルチ署名とアダプタ署名を利用して論理ゲートコミットメントを実現- BitVMスクリプトのスペース使用量を削減し、効率を向上させる- 既存のソリューションを改善し、証明者と挑戦者の相互作用を減らす### 3.5 許可不要のマルチパーティーチャレンジBitVMの信頼モデルを拡張し、許可不要のマルチパーティーチャレンジを実現する:- ウィッチ攻撃の問題を解決し、誠実な側の勝利コストを対数的に増加させる- 遅延攻撃に対応するために、挑戦者はステークを行い、遅延上限を設定する必要があります。- ビットコインの特性に適した許可不要のマルチパーティチャレンジモデルを探求する## 4. 結論BitVMはビットコインのスケーラビリティに新たな可能性を提供していますが、依然として大きな最適化の余地があります。ゼロ知識証明の導入、署名およびハッシュスキームの改善、スクリプトレススクリプトの活用、許可不要のマルチパーティーチャレンジの実現などを通じて、BitVMのパフォーマンスとセキュリティをさらに向上させることができます。今後もBitVMの潜在能力を最大限に発揮し、ビットコインエコシステムの繁栄を促進するために、さらなる探求と実践が必要です。
BitVM最適化プラン：ZK証明、フレンドリーハッシュとロングチャレンジ
BitVM最適化ソリューションの探索
1. はじめに
ビットコインは分散型のデジタル資産として重要な価値を持っていますが、そのスケーラビリティは依然として解決が求められる問題です。ビットコインのUTXOモデルは、複雑な状態依存計算の実行を困難にし、その上に豊富なアプリケーションを構築する可能性を制限しています。
ビットコインのスケーラビリティ問題を解決するために、業界ではステートチャネル、サイドチェーン、クライアント検証などのさまざまな技術的解決策が提案されています。しかし、これらの解決策には機能的制限や安全性の不足といった問題が多かれ少なかれ存在します。2023年末に提案されたBitVMソリューションは、ビットコインにチューリング完全な契約を実現する可能性を提供し、広く注目を集めました。
BitVMはビットコインスクリプトとTaproot技術を利用して、楽観的ロールアップメカニズムを実現しました。それはLamport署名を通じてUTXO間に接続を確立し、Taprootアドレスに大規模プログラムを約束し、オフチェーンインタラクションとオンチェーン検証を通じて複雑な計算を実行します。これにより、ビットコインの応用シーンが大幅に拡大しました。
しかし、BitVM技術はまだ初期段階にあり、効率性や安全性などの面で最適化の余地があります。この記事では、BitVMのパフォーマンスと実用性をさらに向上させるための主要な最適化方向について探ります。
2. BitVM のしくみ
BitVMはビットコインにオフチェーン契約機能を提供することを目的としています。これはLamportのワンタイム署名を通じて状態を持つビットコインスクリプトを実現し、異なるスクリプト間で状態を共有できるようにしています。BitVMの計算はオフチェーンで行われ、結果の検証はオンチェーンで行われます。
BitVMシステムは、詐欺証明とチャレンジ-レスポンスプロトコルに基づいており、主に以下のコンポーネントで構成されています:
この設計により、BitVMはビットコインのコンセンサスルールを変更することなく、任意の複雑な計算を検証できます。
3. BitVM最適化ソリューション
3.1 ZKに基づくOPのインタラクション回数の削減
BitVMの現在の課題 - 最悪の状況では、応答メカニズムが多くの相互作用を必要とし、時間がかかる可能性があります。ゼロ知識証明を導入することで、相互作用の回数を効果的に減少させることができます。
3.2 ビットコインに優しい一回限りのサイン
Lamport署名はBitVMの基本コンポーネントですが、その署名と公開鍵は長いです。Winternitz一回署名方式の使用を検討できます。
3.3 ビットコインに優しいハッシュ関数
ビットコインに優しいハッシュ関数を設計することで、BitVMのスクリプトサイズとウィットネスサイズを最適化できます。
3.4 スクリプトレススクリプト BitVM
スクリプトレススクリプトは、オンチェーンデータ量を削減し、BitVMの効率を向上させることができます:
3.5 許可不要のマルチパーティーチャレンジ
BitVMの信頼モデルを拡張し、許可不要のマルチパーティーチャレンジを実現する:
4. 結論
BitVMはビットコインのスケーラビリティに新たな可能性を提供していますが、依然として大きな最適化の余地があります。ゼロ知識証明の導入、署名およびハッシュスキームの改善、スクリプトレススクリプトの活用、許可不要のマルチパーティーチャレンジの実現などを通じて、BitVMのパフォーマンスとセキュリティをさらに向上させることができます。今後もBitVMの潜在能力を最大限に発揮し、ビットコインエコシステムの繁栄を促進するために、さらなる探求と実践が必要です。