Discusión sobre los principios técnicos de BitVM y las soluciones de optimización

1. Introducción

El bitcoin, como activo digital descentralizado, tiene un valor importante, pero presenta limitaciones en términos de escalabilidad. El modelo UTXO de bitcoin carece de la capacidad para ejecutar cálculos complejos, lo que limita sus escenarios de aplicación. Para abordar el problema de la expansión, la industria ha propuesto diversas soluciones tecnológicas, como canales de estado, cadenas laterales y verificación del cliente, pero todas presentan problemas de seguridad o funcionalidad en diferentes grados.

Recientemente, la propuesta de BitVM del proyecto ZeroSync ha suscitado un amplio interés. BitVM permite implementar funciones de contratos Turing-completos sin alterar el consenso de Bitcoin, ampliando enormemente el potencial de aplicación de Bitcoin. Sin embargo, BitVM aún se encuentra en una etapa temprana y hay margen de mejora en términos de eficiencia y seguridad. Este artículo explorará el funcionamiento de BitVM y propondrá algunas posibles direcciones de optimización.

2. Principio de BitVM

BitVM es una solución de contrato fuera de la cadena, diseñada para mejorar las funcionalidades de contrato de Bitcoin. Implementa scripts de Bitcoin con estado a través de firmas únicas de Lamport y utiliza Taproot junto con un mecanismo de desafío-respuesta para soportar la verificación de cálculos complejos.

Las principales componentes de BitVM incluyen:

• Compromiso de circuito: compilar el programa en un circuito binario y hacer el compromiso en la dirección Taproot.

• Desafío y respuesta: lograr un juego de desafío-respuesta mediante la pre-firma de una serie de transacciones, que se pueden ejecutar fuera de la cadena o en la cadena.

• Mecanismo de penalización: si el probador proporciona una declaración incorrecta, el validador puede obtener su depósito como penalización.

3. Propuesta de optimización de BitVM

3.1 Reducción de interacciones OP basada en ZK

Se podría considerar la introducción de la tecnología de pruebas de conocimiento cero, cambiando el objeto del desafío de algoritmos originales a algoritmos de verificación, reduciendo así el número de rondas de desafío y acortando el ciclo de desafío. Este método puede combinarse con pruebas de fraude para construir ZK Fraud Proof, logrando un modelo de generación de pruebas ZK bajo demanda.

3.2 Firma única amigable con Bitcoin

Se puede explorar el uso del esquema de firma de una sola vez de Winternitz como alternativa a la firma de Lamport, para reducir la longitud de la firma y la clave pública, lo que a su vez reduce los datos de transacción y las tarifas. En concreto, se puede considerar el uso de la combinación de parámetros d=15,v=160,f=ripemd160(x) para implementar la firma de Winternitz.

3.3 función hash amigable con Bitcoin

Se pueden implementar funciones hash como BLAKE3 basándose en el script existente de Bitcoin. BLAKE3 tiene un buen rendimiento y es adecuado para la verificación de pruebas de inclusión de Merkle en BitVM. En el futuro, también se pueden explorar otras implementaciones de funciones hash amigables con Bitcoin.

3.4 Scripts sin guiones BitVM

Se puede utilizar la tecnología Scriptless Scripts para implementar la promesa de puerta lógica de BitVM utilizando firmas múltiples de Schnorr y firmas de adaptador, lo que ahorra espacio de script y mejora la eficiencia. Este método aún necesita ser optimizado para reducir las necesidades de interacción.

3.5 Desafío multiparte sin necesidad de permiso

Se puede investigar la expansión de BitVM a un modelo de desafío multipartito sin permiso para lograr supuestos de confianza más pequeños. Esto requiere abordar problemas como ataques de brujas y ataques de retardo, y se pueden consultar resultados de investigaciones relevantes para diseñar soluciones adecuadas a las características de Bitcoin.

4. Conclusión

BitVM ofrece un nuevo enfoque para la escalabilidad de Bitcoin, pero aún hay un gran espacio para la optimización. En el futuro, será necesario explorar en profundidad aspectos como la eficiencia, la seguridad y el grado de descentralización, para aprovechar al máximo el potencial de Bitcoin y promover la prosperidad del ecosistema.