BitVM优化:提高比特币智能合约能力

引言

比特币作为去中心化数字资产具有重要价值,但在可扩展性方面存在局限。比特币的UTXO模型导致系统无状态,难以执行复杂计算。为解决这一问题,近期提出了BitVM方案,旨在实现比特币上的图灵完备合约。

BitVM允许在不改变比特币共识的情况下验证任意复杂计算。它利用比特币脚本和Taproot实现乐观Rollup,通过Lamport签名在UTXO间建立联系。BitVM极大拓展了比特币的应用场景,但仍处于早期阶段,在效率和安全性方面有待优化。本文提出几点改进思路,以进一步提升BitVM的性能。

BitVM原理

BitVM定位为比特币的链下合约系统。它通过Lamport一次性签名实现有状态的比特币脚本,并采用挑战响应机制支持复杂计算的验证。主要组件包括:

• 电路承诺:将程序编译为二进制电路并承诺在Taproot地址中
• 挑战和响应:预签一系列交易实现挑战-响应游戏
• 模棱两可惩罚:证明者作恶时验证者可获得其存款

BitVM优化方案

基于ZK降低OP交互次数

结合零知识证明和欺诈证明,构建ZK Fraud Proof,实现On-Demand ZK Proof。仅在有挑战时生成ZK证明,降低计算成本。

比特币友好的一次性签名

探索Winternitz等更紧凑的一次性签名方案,以降低签名和公钥长度,从而减少交易数据和手续费。

比特币友好的哈希函数

研究BLAKE3等比特币友好的哈希函数实现,优化脚本大小和验证效率。探索新的比特币友好哈希函数。

Scriptless Scripts BitVM

利用Schnorr多重签名和适配器签名实现BitVM电路中的逻辑门承诺,节省脚本空间并提高效率。

无需许可的多方挑战

设计无需许可的多方OP挑战协议,将BitVM的信任模型扩展至1-of-N。解决女巫攻击和延迟攻击等问题。

结论

BitVM技术仍处于早期阶段,未来需要在多个方向持续优化,以实现比特币的可扩展性提升,促进比特币生态的繁荣发展。