# BitVM技術最適化の探索## 1. 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大な制限があり、拡張可能な決済およびアプリケーションネットワークになることが難しい。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能力が欠如しているため、その上に去中心化アプリケーションや複雑な金融ツールを構築する範囲が制限されている。ビットコインのスケーラビリティの問題を解決するために、ステートチャンネル、サイドチェーン、クライアント検証などの技術が登場しましたが、いずれも一定の限界があります。2023年12月、ZeroSyncプロジェクトはBitVM技術を提案し、ビットコインネットワークのコンセンサスを変更することなくチューリング完全なビットコイン契約を実現し、ビットコインの潜在的なユースケースを大幅に拡大しました。しかし、BitVMはまだ初期段階にあり、効率性と安全性の面でいくつかの問題があります。本稿では、これらの問題に対していくつかの最適化のアイデアを提案し、BitVMの効率性と安全性をさらに向上させることを目的としています。## 2. BitVM のしくみBitVMはビットコインのオフチェーン契約として位置づけられ、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ます。BitVMプログラムの計算はオフチェーンで行われ、計算結果の検証はオンチェーンで行われます。検証が過度に複雑な場合、チャレンジレスポンス方式を採用してより高い複雑さの計算検証をサポートします。BitVMは主にハッシュロック、タイムロック、大型Taprootツリーに基づいており、主要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- チャレンジとレスポンス: 一連の取引を事前に署名し、チャレンジ-レスポンスゲームを実現する- あいまいな罰: 検証者は証明者が悪事を働いた場合、その預金を取り上げることができる## 3. BitVM の最適化### 3.1 ZKに基づくOPのインタラクション回数の削減ゼロ知識証明を使用してBitVMの挑戦回数を減らし、効率を向上させることを検討しています。BitVMの挑戦は元のアルゴリズムではなく、検証アルゴリズムにすることで、挑戦ラウンドを減らし、挑戦サイクルを短縮します。ゼロ知識証明と詐欺証明を組み合わせて、ZK Fraud Proofを構築し、オンデマンドZK Proofを実現できます。挑戦がある場合にのみZK Proofが必要であり、常にZK Proofを生成する計算コストを回避します。### 3.2 ビットコインに優しい一回限りの署名Lamport署名はBitVMの基礎コンポーネントですが、署名と公開鍵は長くなります。Winternitz一次署名スキームを使用することで、署名と公開鍵の長さを大幅に短縮し、BitVMの取引手数料を少なくとも50%削減することができます。将来は、ビットコインスクリプトで表現されたよりコンパクトな一回限りの署名スキームを探求できます。### 3.3 ビットコインフレンドリーなハッシュ関数既存のビットコインスクリプトを使用して、ビットコインに優しいハッシュ関数を最適な方法で実現し、マークルインクルージョン証明の検証機能をサポートします。BLAKE3ハッシュ関数を使用できますが、その圧縮関数のラウンド数は少ないです。現在、BLAKE3ハッシュ関数はビットコインスクリプトの約100kBであり、toyバージョンのBitVMを構築するのに十分です。将来的には、より多くのハッシュ関数が実現可能であり、最もビットコインに優しいハッシュ関数を選択し、新しいビットコインに優しいハッシュ関数を探求することができます。### 3.4 スクリプトレススクリプト BitVMScriptless Scriptsを利用して、Schnorrマルチシグネチャとアダプタ署名を使用してBitVM回路内の論理ゲートのコミットメントを実現し、BitVMスクリプトのスペースを節約し、効率を向上させます。今後は既存のプランを改善し、Scripless Scriptsを具体的なBitVM機能モジュールに導入することを試みます。### 3.5 許可なしのマルチパーティーチャレンジ許可のいらないマルチパーティOPチャレンジプロトコルの研究は、BitVMの信頼モデルを1-of-N(Nに拡張し、n)よりも遥かに大きくします。ウィッチ攻撃や遅延攻撃などの問題を解決する必要があります。関連研究成果を参考にして、ビットコインの特性に適したBitVMの無許可マルチパーティーチャレンジモデルを探求してください。## 4. 結論BitVM技術の探求はまだ始まったばかりで、将来的にはビットコインのスケーラビリティを実現し、ビットコインエコシステムを繁栄させるために、より多くの最適化方向を探求し、実践していく。
BitVM最適化探求:ビットコインスマートコントラクトの効率と安全性を向上させる
BitVM技術最適化の探索
1. 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大な制限があり、拡張可能な決済およびアプリケーションネットワークになることが難しい。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能力が欠如しているため、その上に去中心化アプリケーションや複雑な金融ツールを構築する範囲が制限されている。
ビットコインのスケーラビリティの問題を解決するために、ステートチャンネル、サイドチェーン、クライアント検証などの技術が登場しましたが、いずれも一定の限界があります。2023年12月、ZeroSyncプロジェクトはBitVM技術を提案し、ビットコインネットワークのコンセンサスを変更することなくチューリング完全なビットコイン契約を実現し、ビットコインの潜在的なユースケースを大幅に拡大しました。
しかし、BitVMはまだ初期段階にあり、効率性と安全性の面でいくつかの問題があります。本稿では、これらの問題に対していくつかの最適化のアイデアを提案し、BitVMの効率性と安全性をさらに向上させることを目的としています。
2. BitVM のしくみ
BitVMはビットコインのオフチェーン契約として位置づけられ、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ます。BitVMプログラムの計算はオフチェーンで行われ、計算結果の検証はオンチェーンで行われます。検証が過度に複雑な場合、チャレンジレスポンス方式を採用してより高い複雑さの計算検証をサポートします。
BitVMは主にハッシュロック、タイムロック、大型Taprootツリーに基づいており、主要なコンポーネントには次のものが含まれます:
3. BitVM の最適化
3.1 ZKに基づくOPのインタラクション回数の削減
ゼロ知識証明を使用してBitVMの挑戦回数を減らし、効率を向上させることを検討しています。BitVMの挑戦は元のアルゴリズムではなく、検証アルゴリズムにすることで、挑戦ラウンドを減らし、挑戦サイクルを短縮します。
ゼロ知識証明と詐欺証明を組み合わせて、ZK Fraud Proofを構築し、オンデマンドZK Proofを実現できます。挑戦がある場合にのみZK Proofが必要であり、常にZK Proofを生成する計算コストを回避します。
3.2 ビットコインに優しい一回限りの署名
Lamport署名はBitVMの基礎コンポーネントですが、署名と公開鍵は長くなります。Winternitz一次署名スキームを使用することで、署名と公開鍵の長さを大幅に短縮し、BitVMの取引手数料を少なくとも50%削減することができます。
将来は、ビットコインスクリプトで表現されたよりコンパクトな一回限りの署名スキームを探求できます。
3.3 ビットコインフレンドリーなハッシュ関数
既存のビットコインスクリプトを使用して、ビットコインに優しいハッシュ関数を最適な方法で実現し、マークルインクルージョン証明の検証機能をサポートします。
BLAKE3ハッシュ関数を使用できますが、その圧縮関数のラウンド数は少ないです。現在、BLAKE3ハッシュ関数はビットコインスクリプトの約100kBであり、toyバージョンのBitVMを構築するのに十分です。
将来的には、より多くのハッシュ関数が実現可能であり、最もビットコインに優しいハッシュ関数を選択し、新しいビットコインに優しいハッシュ関数を探求することができます。
3.4 スクリプトレススクリプト BitVM
Scriptless Scriptsを利用して、Schnorrマルチシグネチャとアダプタ署名を使用してBitVM回路内の論理ゲートのコミットメントを実現し、BitVMスクリプトのスペースを節約し、効率を向上させます。
今後は既存のプランを改善し、Scripless Scriptsを具体的なBitVM機能モジュールに導入することを試みます。
3.5 許可なしのマルチパーティーチャレンジ
許可のいらないマルチパーティOPチャレンジプロトコルの研究は、BitVMの信頼モデルを1-of-N(Nに拡張し、n)よりも遥かに大きくします。ウィッチ攻撃や遅延攻撃などの問題を解決する必要があります。
関連研究成果を参考にして、ビットコインの特性に適したBitVMの無許可マルチパーティーチャレンジモデルを探求してください。
4. 結論
BitVM技術の探求はまだ始まったばかりで、将来的にはビットコインのスケーラビリティを実現し、ビットコインエコシステムを繁栄させるために、より多くの最適化方向を探求し、実践していく。