تحسين BitVM: زيادة قابلية التوسع وقابلية البرمجة لبيتكوين

1. المقدمة

تعتبر بيتكوين كأصل رقمي لامركزي، تتمتع بالأمان والموثوقية. ومع ذلك، فإن لديها قيودًا في قابلية التوسع وقابلية البرمجة. يؤدي نموذج UTXO في بيتكوين إلى عدم وجود حالة للنظام، مما يجعل من الصعب تنفيذ حسابات معقدة تعتمد على الحالة. يحد هذا من إمكانية بناء تطبيقات لامركزية وأدوات مالية معقدة على بيتكوين.

لحل مشكلة توسيع بيتكوين، اقترح القطاع العديد من الحلول التقنية، بما في ذلك قنوات الحالة، والسلاسل الجانبية، والتحقق من العميل، وما إلى ذلك. ومع ذلك، فإن هذه الحلول لها قيود معينة، مثل انخفاض الأمان أو نطاق التطبيق المحدود.

في ديسمبر 2023، قدم مشروع ZeroSync خطة BitVM، تهدف إلى تحقيق عقود بيتكوين قابلة للبرمجة دون تغيير توافق بيتكوين. تستخدم BitVM نصوص بيتكوين وتقنية Taproot لتحقيق Rollup متفائل. من خلال توقيعات Lamport، أنشأت روابط بين UTXO بيتكوين، مما حقق نصوص بيتكوين ذات حالة.

على الرغم من أن BitVM لديها مزايا في توسيع بيتكوين، إلا أنها لا تزال في مرحلة مبكرة، وتوجد بعض المشكلات في الكفاءة والأمان. ستتناول هذه المقالة بعض الأفكار لتحسين BitVM، من أجل زيادة كفاءتها وأمانها.

2. مبدأ BitVM

BitVM هو حل لعقود خارج سلسلة بيتكوين، يهدف إلى توسيع وظائف العقود الخاصة ببيتكوين. يحقق ذلك من خلال توقيع لمبورت الأحادي، مما يتيح لبرامج بيتكوين ذات الحالة مشاركة نفس قيم المتغيرات. تحدث عملية حساب BitVM خارج السلسلة، بينما يتم التحقق من نتائج الحساب على السلسلة.

نظام BitVM قائم على إثبات الاحتيال وبروتوكول التحدي-الاستجابة، تشمل المكونات الأساسية له:

• الالتزام بالدائرة: تحويل البرنامج إلى دائرة ثنائية، والالتزام به في عنوان Taproot.

• التحديات والاستجابة: توقيع مسبق لسلسلة من المعاملات لتحقيق لعبة التحدي والاستجابة.

• عقوبة غامضة: إذا قدم المُثبت بيانًا غير صحيح، يمكن للمُحقق الحصول على وديعته.

3. خطة تحسين بيتVM

3.1 بناءً على ZK لتقليل عدد تفاعلات OP

من خلال إدخال إثباتات المعرفة الصفرية، يمكن تقليل عدد تحديات BitVM وزيادة الكفاءة. خوارزمية التحقق لإثبات المعرفة الصفرية لها تعقيد ثابت، مقارنةً بطريقة القسمة الثنائية التي تفتح الخوارزمية الأصلية، فإن تعقيد الحساب أقل. يمكن بناء إثبات الاحتيال القابل للبرمجة، وتنفيذ إثبات ZK عند الطلب، حيث يتم إنشاء إثبات ZK فقط عند وجود تحدٍ.

3.2 بيتكوين ودية لتوقيع لمرة واحدة

يمكن لخطة توقيع Winternitz ذات الاستخدام الواحد أن تقلل بشكل كبير من طول التوقيع والمفتاح العام. باستخدام توقيع Winternitz مع معلمات معينة في BitVM، يمكن تقليل حجم التزام البت بنسبة 50%، مما يؤدي إلى تقليل كبير في تكاليف المعاملات. يمكن استكشاف خطط توقيع ذات استخدام واحد أكثر كفاءة في المستقبل.

3.3 بيتكوين صديقة لدالة التجزئة

يمكن استخدام دالة تجزئة BLAKE3 كخيار لوظيفة تجزئة صديقة للبيتكوين. يمكنها تنفيذ وظيفة التحقق من إثبات الإدراج في ميركل بكفاءة. من خلال تحسين تنفيذ BLAKE3 في سكربت البيتكوين، يمكن بناء نسخة تجريبية مناسبة لـ BitVM. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استكشاف دوال تجزئة أخرى صديقة للبيتكوين.

3.4 سكريبتلس سكريبتس بيتفيم

تقنية Scriptless Scripts يمكن أن تنقل تنفيذ العقود الذكية من السلسلة إلى خارج السلسلة، مما يزيد من الوظائف والخصوصية والكفاءة. من خلال دمج توقيعات Schnorr المتعددة وتوقيع المحول، يمكن تحقيق التزام بوابات المنطق في دارات BitVM، مما يوفر مساحة السكريبتات ويزيد من الكفاءة.

3.5 تحدي متعدد الأطراف بدون إذن

توسيع BitVM إلى نموذج تحدٍ متعدد الأطراف بدون إذن، يمكن أن يوسع الافتراضات الثقة من 1 من n إلى 1 من N(N

n). يحتاج إلى معالجة مشاكل مثل هجوم الساحرات وهجوم التأخير، يمكن الرجوع إلى نتائج الأبحاث ذات الصلة لتصميم حلول مناسبة لخصائص البيتكوين.

4. الخاتمة

تقنية BitVM لا تزال في مرحلة الاستكشاف، ومن المتوقع أن يكون هناك المزيد من اتجاهات التحسين التي تنتظر التطبيق في المستقبل، لتحقيق توسع بيتكوين وازدهار النظام البيئي. من خلال إدخال إثبات المعرفة الصفرية، وتحسين التوقيعات لمرة واحدة، وتحسين دوال التجزئة، وتطبيق سكربتس بدون سكربت، وتنفيذ تحديات متعددة الأطراف بدون إذن، من المتوقع أن تحقق BitVM تحسينات ملحوظة في الكفاءة والأمان.