BitVM最適化:ビットコインスマートコントラクト能力向上

はじめに

ビットコインは去中心化されたデジタル資産として重要な価値を持っていますが、スケーラビリティの面で制限があります。ビットコインのUTXOモデルはシステムを無状態にし、複雑な計算を実行するのが難しくなっています。この問題を解決するために、最近BitVMソリューションが提案され、ビットコイン上でチューリング完全なスマートコントラクトを実現することを目指しています。

BitVMは、ビットコインのコンセンサスを変更することなく、任意の複雑な計算を検証することを可能にします。これは、ビットコインスクリプトとTaprootを利用して楽観的ロールアップを実現し、Lamport署名を通じてUTXO間の関係を構築します。BitVMはビットコインのアプリケーションシナリオを大幅に拡張しますが、まだ初期段階にあり、効率と安全性の面で最適化の余地があります。本稿では、BitVMの性能をさらに向上させるためのいくつかの改善アイデアを提案します。

BitVMの仕組み

BitVMはビットコインのオフチェーン契約システムとして位置付けられています。それはLamportの一回限りの署名を通じて状態を持つビットコインスクリプトを実現し、チャレンジレスポンスメカニズムを採用して複雑な計算の検証をサポートします。主なコンポーネントには次のものが含まれます:

• 回路の約束: プログラムをバイナリ回路にコンパイルし、Taprootアドレスに約束する
• チャレンジと応答: チャレンジ-応答ゲームを実現するために一連の取引を事前に署名する
• あいまいな罰: 証明者が悪事を働いた場合、検証者はその預金を得ることができる

BitVM最適化ソリューション

ZKを基にOPのインタラクション回数を減らす

ゼロ知識証明と詐欺証明を組み合わせて、ZKフラウドプルーフを構築し、オンデマンドZKプルーフを実現します。挑戦がある場合にのみZK証明を生成し、計算コストを削減します。

ビットコイン友好的な一回限りのサイン

Winternitzなどのよりコンパクトな一回限りの署名スキームを探求し、署名と公開鍵の長さを短縮することで、取引データと手数料を削減します。

ビットコインに優しいハッシュ関数

BLAKE3などのビットコインフレンドリーなハッシュ関数の実装を研究し、スクリプトのサイズと検証効率を最適化します。新しいビットコインフレンドリーなハッシュ関数を探索します。

スクリプトレススクリプト BitVM

Schnorrマルチシグネチャとアダプタ署名を利用してBitVM回路内の論理ゲートのコミットメントを実現し、スクリプトスペースを節約し、効率を向上させる。

許可不要のマルチパーティーチャレンジ

許可不要のマルチパーティOPチャレンジプロトコルを設計し、BitVMの信頼モデルを1-of-Nに拡張します。ウィッチ攻撃や遅延攻撃などの問題を解決します。

まとめ

BitVM技術はまだ初期段階にあり、将来的には複数の方向で継続的な最適化が必要です。これによりビットコインのスケーラビリティの向上を実現し、ビットコインエコシステムの繁栄を促進します。