BitVM Optimizasyon Planı Araştırması

1. Giriş

Bitcoin, merkeziyetsiz bir dijital varlık olarak önemli bir değere sahiptir, ancak ölçeklenebilirliği her zaman çözülmesi gereken bir sorun olmuştur. Bitcoin'in UTXO modeli, karmaşık durum bağımlı hesaplamaların yürütülmesini zorlaştırmakta ve bunun üzerine zengin uygulamalar inşa etme olasılığını sınırlamaktadır.

Bitcoin ölçeklenebilirlik sorununu çözmek için, sektörde durum kanalları, yan zincirler ve istemci doğrulama gibi çeşitli teknik çözümler önerilmiştir. Ancak bu çözümler, az çok işlevsellik sınırlamaları ve güvenlik yetersizlikleri gibi sorunlar taşımaktadır. 2023 yılının sonunda önerilen BitVM çözümü, Bitcoin'e Turing tam sözleşmeleri gerçekleştirme olanağı sunarak geniş bir ilgi uyandırmıştır.

BitVM, Bitcoin script ve Taproot teknolojisini kullanarak bir optimistik Rollup mekanizması geliştirmiştir. Lamport imzaları aracılığıyla UTXO'lar arasında bağlantı kurarak, Taproot adresinde büyük programlar taahhüt eder ve karmaşık hesaplamaları zincir dışı etkileşim ve zincir üstü doğrulama ile gerçekleştirir. Bu, Bitcoin'in uygulama alanlarını büyük ölçüde genişletmiştir.

Ancak, BitVM teknolojisi hala erken aşamalardadır ve verimlilik ve güvenlik gibi alanlarda iyileştirme potansiyeli bulunmaktadır. Bu makalede, BitVM'in performansını ve kullanılabilirliğini artırmayı amaçlayan birkaç ana optimizasyon yönü ele alınacaktır.

2. BitVM Prensibi

BitVM, Bitcoin için zincir dışı sözleşme işlevselliği sağlamayı amaçlamaktadır. Lamport tek seferlik imzası aracılığıyla durumlu Bitcoin betiklerini gerçekleştirerek, farklı betikler arasında durum paylaşımını mümkün kılar. BitVM'in hesaplamaları zincir dışında gerçekleştirilir, sonuçların doğrulanması ise zincir üzerinde tamamlanır.

BitVM sistemi dolandırıcılık kanıtı ve meydan okuma-yanıt protokolüne dayanmaktadır, temel olarak aşağıdaki bileşenlerden oluşmaktadır:

• Devre taahhüdü: Programı ikili devreye derlemek ve Taproot adresinde taahhüt etmek
• Mücadele ve Yanıt: Mücadele-yanıt oyununu gerçekleştirmek için bir dizi işlemi önceden imzalama
• Ceza mekanizması: Yanlış beyanlarda bulunan kanıtlayıcılara ceza uygulanır.

Bu tasarım, BitVM'nin Bitcoin konsensüs kurallarını değiştirmeden herhangi bir karmaşık hesaplamayı doğrulamasını sağlar.

3. BitVM optimizasyon planı

3.1 ZK'ye Dayalı OP Etkileşim Sayısını Azaltma

BitVM'in mevcut zorluğu - en kötü durumda yanıt mekanizması çok fazla etkileşim gerektirebilir ve uzun sürebilir. Sıfır bilgi kanıtlarının tanıtılması etkileşim sayısını etkili bir şekilde azaltabilir:

• Orijinal algoritmanın yerine sıfır bilgi kanıtı doğrulama algoritması kullanarak, zorluk turlarını ve döngü süresini azaltmak
• Talep Üzerine ZK Kanıt modelini keşfedin, yalnızca bir meydan okuma olduğunda kanıt oluşturun.
• Tek bir uyuşmazlık talebi için ZK Fraud Proof oluşturma olasılığı

3.2 Bitcoin dostu tek seferlik imza

Lamport imzası BitVM'nin temel bileşenidir, ancak imza ve açık anahtar oldukça uzundur. Winternitz tek kullanımlık imza şemasını kullanmayı düşünebilirsiniz:

• d=15 olduğunda, açık anahtar ve imza uzunluğu Lamport planının 1/4'üne kadar kısaltılabilir.
• d=15, v=160, f=ripemd160(x) kullanarak Winternitz yöntemini kullanmak, BitVM işlem ücretlerini %50'den fazla azaltabilir.
• Winternitz şemasının Bitcoin script'inde uygulanmasını daha da optimize etmek

3.3 Bitcoin dostu karma fonksiyonu

Bitcoin dostu bir hash fonksiyonu tasarlamak, BitVM'nin script boyutunu ve witness boyutunu optimize edebilir:

• Bitcoin betiklerinde BLAKE3 gibi hash fonksiyonlarının uygulanmasını keşfetmek
• Hash fonksiyonu kodunu bölmek, adım adım yürütme ile zincir üzerindeki veri miktarını azaltmak
• Keccak-256, Grøstl gibi hash fonksiyonlarının Bitcoin dostuğunu karşılaştırın.

3.4 Scriptless Scripts BitVM

Scriptless Scripts, zincir üstü veri miktarını azaltabilir ve BitVM verimliliğini artırabilir:

• Schnorr çoklu imza ve adaptör imzası kullanarak mantık kapısı taahhüdü gerçekleştirme
• BitVM script alan kullanımını azaltmak, verimliliği artırmak
• Mevcut çözümü geliştirin, kanıtlayıcılar ve meydan okuyanlar arasındaki etkileşim miktarını azaltın

3.5 İzin Gerektirmeyen Çoklu Mücadele

BitVM'nin güven modelini genişleterek, izin gerektirmeyen çok taraflı meydan okumalar gerçekleştirin:

• Cadı saldırısı sorununu çözmek, dürüst tarafın kazanım maliyetinin logaritmik olarak artmasını sağlamak
• Gecikme saldırılarına karşı, meydan okuyanların teminat göstermesi ve gecikme üst sınırını belirlemesi gerekmektedir.
• Bitcoin özelliklerine uygun izin gerektirmeyen çoklu taraflı zorlama modelini keşfedin

4. Sonuç

BitVM, Bitcoin'in ölçeklenmesi için yeni bir olasılık sunuyor, ancak hala büyük bir optimizasyon alanı var. Sıfır bilgi kanıtlarının tanıtımı, imza ve hash şemalarının iyileştirilmesi, Scriptless Scripts'in kullanımı ve izin gerektirmeyen çok taraflı meydan okumaların gerçekleştirilmesi gibi yollarla BitVM'nin performansı ve güvenliği daha da artırılabilir. Gelecekte, BitVM'nin potansiyelini tam olarak ortaya çıkarmak ve Bitcoin ekosisteminin refahını artırmak için daha fazla keşif ve uygulama yapılması gerekecek.