BitVM Optimasi: Meningkatkan Skalabilitas dan Programmabilitas Bitcoin

1. Pendahuluan

Bitcoin sebagai aset digital terdesentralisasi memiliki keamanan dan keandalan. Namun, ada keterbatasan dalam hal skalabilitas dan Programmabilitas. Model UTXO Bitcoin menyebabkan sistem tanpa status, sehingga sulit untuk melakukan perhitungan yang bergantung pada status yang kompleks. Ini membatasi kemungkinan membangun aplikasi terdesentralisasi dan alat keuangan kompleks di atas Bitcoin.

Untuk mengatasi masalah skalabilitas Bitcoin, industri telah mengajukan berbagai solusi teknis, termasuk saluran status, sisi rantai, dan verifikasi klien. Namun, solusi-solusi ini memiliki batasan tertentu, seperti keamanan yang lebih rendah atau jangkauan aplikasi yang terbatas.

Pada bulan Desember 2023, proyek ZeroSync mengajukan solusi BitVM, yang bertujuan untuk mencapai kontrak Bitcoin yang Turing lengkap tanpa mengubah konsensus Bitcoin. BitVM memanfaatkan skrip Bitcoin dan teknologi Taproot untuk mewujudkan Rollup optimis. Ini membangun koneksi antara UTXO Bitcoin melalui tanda tangan Lamport, mewujudkan skrip Bitcoin yang memiliki status.

Meskipun BitVM memiliki keunggulan dalam skalabilitas Bitcoin, masih berada pada tahap awal, terdapat beberapa masalah dalam hal efisiensi dan keamanan. Artikel ini akan membahas beberapa pemikiran untuk mengoptimalkan BitVM, guna meningkatkan efisiensi dan keamanannya lebih lanjut.

2. Prinsip BitVM

BitVM adalah solusi kontrak off-chain untuk Bitcoin, yang bertujuan untuk memperluas fungsionalitas kontrak Bitcoin. Ini mencapai skrip Bitcoin yang memiliki status melalui tanda tangan sekali pakai Lamport, yang memungkinkan berbagi nilai variabel yang sama di antara skrip yang berbeda. Proses komputasi BitVM berlangsung di luar rantai, sementara verifikasi hasil komputasi dilakukan di dalam rantai.

Sistem BitVM didasarkan pada bukti penipuan dan protokol tantangan-respons, yang terdiri dari komponen inti berikut:

• Janji sirkuit: Mengkompilasi program menjadi sirkuit biner dan melakukan janji di alamat Taproot.

• Tantangan dan respons: prabubuhkan serangkaian transaksi untuk mewujudkan permainan tantangan-respons.

• Hukuman ambigu: Jika pembuktian mengajukan pernyataan yang tidak benar, validator dapat memperoleh depositnya.

3. Rencana Optimalisasi BitVM

3.1 Berdasarkan ZK mengurangi jumlah interaksi OP

Dengan memperkenalkan bukti nol-pengetahuan, jumlah tantangan BitVM dapat dikurangi, meningkatkan efisiensi. Kompleksitas algoritma verifikasi bukti nol-pengetahuan tetap, dibandingkan dengan membuka algoritma asli dengan metode biner, kompleksitas perhitungan lebih rendah. Dapat dibangun ZK Fraud Proof, mewujudkan Bukti ZK On-Demand, hanya menghasilkan Bukti ZK saat ada tantangan.

3.2 Bitcoin ramah tanda tangan sekali pakai

Skema tanda tangan sekali pakai Winternitz dapat secara signifikan mengurangi panjang tanda tangan dan kunci publik. Menggunakan tanda tangan Winternitz dengan parameter tertentu di BitVM, ukuran komitmen bit dapat dikurangi hingga 50%, sehingga secara drastis mengurangi biaya transaksi. Di masa depan, skema tanda tangan sekali pakai yang lebih kompak dapat dieksplorasi.

3.3 Bitcoin ramah fungsi hash

Fungsi hash BLAKE3 dapat dipilih sebagai fungsi hash yang ramah Bitcoin. Ini dapat secara efisien mengimplementasikan fungsi verifikasi bukti inklusi merkle. Dengan mengoptimalkan implementasi BLAKE3 dalam skrip Bitcoin, versi mainan yang cocok untuk BitVM dapat dibangun. Selain itu, fungsi hash ramah Bitcoin lainnya juga dapat dieksplorasi.

3.4 Scriptless Scripts BitVM

Teknologi Scriptless Scripts dapat memindahkan eksekusi kontrak pintar dari on-chain ke off-chain, meningkatkan fungsionalitas, privasi, dan efisiensi. Dengan menggabungkan tanda tangan multipel Schnorr dan tanda tangan adaptor, komitmen gerbang logika dalam sirkuit BitVM dapat dicapai, sehingga menghemat ruang skrip dan meningkatkan efisiensi.

3.5 Tantangan multipihak tanpa izin

Memperluas BitVM menjadi model tantangan multi-partai tanpa izin, dapat memperluas asumsi kepercayaan dari 1-of-n menjadi 1-of-N(N>>n). Diperlukan solusi yang sesuai dengan karakteristik Bitcoin untuk mengatasi masalah seperti serangan penyihir dan serangan penundaan, dapat merujuk pada hasil penelitian terkait.

4. Kesimpulan

Teknologi BitVM masih dalam tahap eksplorasi, di masa depan akan ada lebih banyak arah optimisasi yang perlu dipraktikkan untuk mencapai ekspansi dan kemakmuran ekosistem Bitcoin. Dengan memperkenalkan bukti nol-pengetahuan, meningkatkan tanda tangan satu kali, mengoptimalkan fungsi hash, menerapkan Scriptless Scripts, serta mewujudkan tantangan multi-pihak tanpa izin, BitVM diharapkan dapat mencapai peningkatan signifikan dalam hal efisiensi dan keamanan.