CoinEx-instituutio: BitVM, älykkäiden sopimusten potentiaali Bitcoin-verkossa

Lokakuun 9. päivänä Robin Linus, ZeroSyncin kehittäjä, julkaisi BitVM-selvityksen, joka herätti suurta huomiota yhteisössä. BitVM esittelee uuden laskentaparadigman, joka pystyy ilmaisemaan Turingin täydellisiä Bitcoin-sopimuksia ilman, että verkon konsensussääntöihin tarvitsee tehdä muutoksia.

Hajautetut älykkäät sopimukset: rajoitukset ja tavoitteet Bitcoinin Script, pinopohjainen kieli, tarjoaa perustavanlaatuisia ohjausrakenteita, kuten ehdollisia tarkistuksia, transaktioiden validointilogiikan määrittelemiseksi. Se vaatii kelvollisia digitaalisia allekirjoituksia bitcoinien käyttämiseen yksinkertaisen ehdollisen vahvistusprosessin kautta. Käsikirjoitus oli kuitenkin suunniteltu ei-Turing-täydelliseksi. Vaikka se ei tue monimutkaisia vuonhallintaominaisuuksia, kuten silmukoita, tämä muotoilu varmistaa kielen yksinkertaisuuden ja turvallisuuden. Tällaiset rajoitukset ovat tehneet Scriptille haastavaa suorittaa monimutkaisia laskelmia, mukaan lukien älykkäitä sopimuksia sisältävät laskutoimitukset.

Vaikka jotkin Bitcoinille suunnitellut Layer 2 -ratkaisut voivat saavuttaa älykkäiden sopimusten perustoiminnot lukitsemalla omaisuutta, ne luottavat pääasiassa usean allekirjoituksen osoitteisiin ja ketjujen välisiin omaisuuskartoituksiin, jotka edellyttävät tietyn tason keskitettyä luottamusta. Tämä vaarantaa Bitcoinin sitoutumisen hajauttamiseen. Ennen BitVM:n käyttöönottoa Bitcoin-yhteisö oli tutkinut menetelmiä, jotka olisivat hajautettuja, luottamuksen minimoituja ja jotka pystyisivät Turingin täydellisiin laskelmiin.

Innovaationsa ytimessä BitVM käyttää Bitcoinin olemassa olevaa Script-järjestelmää logiikkaporttien toteuttamiseen (tämä sisältää AND-portit, OR-portit, NOT-portit ja XOR-portit, jotka mahdollistavat AND-, OR-, NOT- ja XOR-toimintojen kaltaiset toiminnot) mielivaltaisen monimutkaisen Boolen rakentamiseen. piirit. Näitä piirejä käytetään suorittamaan loogisia operaatioita binäärituloille ja antamaan binäärilähtöjä; Boolen laskenta voidaan toteuttaa logiikkaporteilla suorittamaan operaatioita, kuten AND, OR, NOT ja XOR. Erityisesti BitVM käyttää Hash Time Locked Contracts (HTLC) ja Taproot (pehmeä haarukka komentosarjan optimointiin aktivoitiin marraskuussa 2021) edustamaan peruslogiikkaportteja, kuten AND- ja OR-portteja. BitVM yhdistää sitten nämä peruslogiikkaportit rakentaakseen minkä tahansa monimutkaisia piirejä, olennaisesti simuloiden ohjelmoitavaa tietokonetta Bitcoin-lohkoketjussa.

Lopuksi, jos liiketoimien osapuolten välillä on erimielisyyksiä, validointiin voidaan käyttää tyylikästä haaste-vastausprotokollaa, joka on samanlainen kuin Bitcoinin petostodisteet. Todistaja esittää väitteen, että tietty funktio arvioi tietyn tietyn tulon tietylle ulostulolle. Jos väite on väärä, todentaja voi suorittaa petosvarman ja rankaista todistajaa. Tämän mekanismin avulla mikä tahansa laskettava funktio voidaan varmistaa Bitcoinissa.

Bittiarvon sitoutuminen

Bit Value Commitment, Bitcoin-skripti, käyttää if-else-lauseita sitoumusjärjestelmän toteuttamiseen. Tämä salausprimitiivi varmistaa, että lähettäjä voi vahvistaa viestin sisällön ennen sen lähettämistä, eikä sisältöä voi muuttaa, kun se on julkistettu. Tämä sitoumusjärjestelmä sisältää kaksi hash-arvoa, hash0 ja hash1. Se, onko palautettava arvo 0 vai 1, määritetään vertaamalla syötteen hash-arvoa näihin kahteen hajautusarvoon.

Laskennan teoriassa mikä tahansa laskettava funktio voidaan esittää Boolen piirinä. Erityisesti NAND-portti on universaali logiikkaportti, jota voidaan käyttää kaikkien muiden monimutkaisten logiikkaporttien rakentamiseen. BitVM sisältää kaksi bittiarvositoumusta, jotka edustavat kahta tuloa, ja kolmannen bittiarvositoumuksen, joka edustaa lähtöä NAND-portin toteuttamiseksi. BitVM ilmaisee nerokkaasti NAND-portin Bitcoin-skriptien kautta. Tämän ansiosta se voi rakentaa mielivaltaisen monimutkaisia Boolen logiikkapiirejä, jotka simuloivat tehokkaasti ohjelmoitavaa tietokonetta Scriptin avulla.

Skripti laskee kahden tulon NAND-arvon varmistaakseen, että se vastaa sitoutunutta lähtöbittiä.

Binary Circuit Commitment BitVM voi ilmaista minkä tahansa piirin laatimalla porttisitoumuksia. Toteutuksen jokainen vaihe on sitoutunut Tapleafiin. Ne kaikki yhdistetään samaksi Taproot-osoitteeksi, jotta testaaja voi suorittaa minkä tahansa portin piirissä. Portin suorittaminen edellyttää, että todistaja avaa vastaavan portin sitoumuksen ja asettaa arvot sen tulo- ja lähtöbiteille. Esimerkiksi kuviossa 4 A, B, C ja D ovat ennalta määritettyjä bittiarvositoumuksia, joista kukin edustaa bittiä. Sitten suoritetaan loogisia operaatioita, jotka sisältävät kahdeksan NAND-porttia. Jos esimerkiksi A NAND B antaa E:n ja E:tä käytetään seuraavan NAND-portin tulona, koko piirin lopullinen lähtö on TOSI. Tämä Boolen piirien rakenne yhdistää bittiarvositoumusten NAND-portit ja saavuttaa monimutkaisia logiikkatoimintoja tarjoten kompaktin esityksen todennettavissa olevaa laskentaa varten Bitcoin-lohkoketjussa.

BitVM:ssä yhteen piiriin sitoutuminen ei riitä, vaan tarvitaan haaste-vastausmekanismi todistamaan laskelmien oikeellisuus. Tämän saavuttamiseksi todistajan ja todentajan tulee etukäteen allekirjoittaa tapahtumasarja asennuksen aikana. Tapahtumat linkitetään järjestyksessä ”haaste – vastaus – haaste – vastaus”, mikä luo useita haaste- ja vastausvuorovaikutuskierroksia. Jos toinen osapuolista lopettaa osallistumisen, toinen osapuoli voittaa haasteen aikakatkaisun jälkeen ja voi ottaa molemmat talletukset. Tätä mekanismia tarvitaan vain petostapauksissa. Niin kauan kuin molemmat osapuolet ovat yhteistyöhaluisia, he voivat yhdessä ratkaista minkä tahansa sopimuksen allekirjoituksella 2/2.

Katsotaanpa, kuinka tämä mekanismi toimii hypoteettisessa tapauksessa. Paul (todistaja) ja Vicky (todentaja) allekirjoittivat etukäteen tapahtumasarjan. Vicky voi sitten aloittaa haasteen (TX 2) valitsemalla haasteen (hash7) yhdestä Tapscript-lehtensä hashlockista. Tämä avaa Paulille tietyn Tapscriptin ja pakottaa hänet suorittamaan sen avoimilla tuloilla ja lähdöillä. Kaikki epäjohdonmukaiset väitteet voidaan kumota nopeasti toistamalla tämä toimenpide muutaman kyselykierroksen ajan. Jos todistaja lopettaa yhteistyön, todentaja voi avata hallussaan olevan hash-esikuvan pakottaakseen todistajan vastaamaan ketjussa. Jokainen kyselykierros voi vahvistaa tai kumota tietyn portin. Binäärihaun avulla (algoritmi, jota käytetään tietyn elementin paikantamiseen lajitetusta taulukosta) todentaja voi nopeasti tunnistaa todistajan virheen vain muutaman haaste- ja vastauskierroksen jälkeen. Kun todistajan kaksi sitoumusta ovat ristiriidassa, todentaja voittaa haasteen välittömästi ja ottaa talletuksen.

Tämän huolellisen suunnittelun ansiosta BitVM voi suorittaa ketjun tarkastuksen minkä tahansa monimutkaisen laskutoimituksen yhteydessä, mikä varmistaa yhteistyön tehokkuuden ja määrää rangaistuksia petostapauksissa. Se osoittaa mahdollisuuden varmistaa Turingin täydellinen interaktiivinen laskenta Bitcoin-verkossa.

Off-chain Computation & On-chain Verification BitVM siirtää monimutkaisen laskennan taakan pois lohkoketjusta ja varaa Bitcoin-lohkoketjun ainoastaan tulosten tarkistamista varten. Tämä lähestymistapa välttää monimutkaisten sopimusten suorittamisen suoraan lohkoketjussa, mikä vähentää lohkoketjun turvotusta.

Hashlockeilla ja Bitcoin-skripteillä ilmaistut logiikkaportit BitVM hyödyntää Bitcoinin tukemia hashlockeja ja komentosarjaoperaatiokoodeja edustamaan peruslogiikkaportteja, kuten JA- ja EI-portteja. Näiden logiikkaporttien yhdistäminen sallii sen rakentaa mielivaltaisen monimutkaisia piirejä, mikä mahdollistaa Turingin täydellisen laskennan.

Peliteoriamekanismi Proverille ja Verifier BitVM:n Optimistic Rollupia muistuttava validointimekanismi sisältää interaktiivisia haasteita ja vastauksia laskennan osapuolten välillä. Lopulta oikea laskentatulos vahvistetaan ketjussa. Jos todistaja pettää, todentaja voi suorittaa rangaistuksia Bitcoin-lohkoketjussa. Sellaisenaan BitVM ja Optimistic Rollup käyttävät samanlaisia vuorovaikutusmekanismeja ketjun sisäiseen todentamiseen, ja ainoa ero on, että BitVM käyttää suoraan Bitcoin-skriptejä interaktiivisen haaste-vastausprosessin toteuttamiseen.

BitVM:n laskentaprosessilla on minimaalinen vaikutus Bitcoin-lohkoketjuun, joten ketjuun jää vain pieni määrä tapahtumia, kun syntyy kiistoja. Tämä säilyttää Bitcoinin tehokkuuden ja skaalautuvuuden.

Ei tarvetta pehmeille haarukoille Koska BitVM käyttää vain olemassa olevia Bitcoin-skriptiominaisuuksia, se ei vaadi muutoksia Bitcoin-protokollaan pehmeiden haarukien kautta. Tämä helpottaa BitVM:n integroimista Bitcoin-verkkoon.

BitVM:n suurin innovaatio on sen kyky toteuttaa Turing-täydellinen varmennus muuttamatta Bitcoinin ydinprotokollaa; se saavuttaa tämän käyttämällä luovasti skriptejä, erityisesti Taprootin optimoimia. Tämä nerokas suunnittelu mahdollistaa saumattoman integraation Bitcoin-verkkoon ilman, että se aiheuttaa uusia yhteensopivuusongelmia tai tekee Bitcoinista vähemmän hajautettua.

BitVM:n innovatiivinen ratkaisu sisältää mahdollisuudet tuoda älykkäitä sopimuksia ja hajautettuja sovelluksia Bitcoin-ekosysteemiin. Sitä voidaan käyttää esimerkiksi rakentamaan minimaalisen luottamuksen omaavia ketjujen välisiä siltoja erilaisten lohkoketjuresurssien yhdistämiseksi, mikä parantaa Bitcoinin yhteentoimivuutta. Lisäksi BitVM voi myös auttaa rakentamaan tehokkaampia zkRollup-laajennuskerroksia, jotta Bitcoinista tulee skaalautuvampi. Lyhyesti sanottuna BitVM esittelee valtavat mahdollisuudet ajaa Bitcoin-ekosysteemi uudelle aikakaudelle vain olemassa olevien ominaisuuksien innovatiivisella hyödyntämisellä.