BitVM优化研究：提高比特币扩展性和安全性

比特币作为去中心化的数字资产具有重要价值,但其可扩展性存在局限。BitVM技术为比特币提供了新的扩展方案,让比特币能够支持更复杂的应用。本文探讨了几种优化BitVM的方法,以进一步提升其效率和安全性。

1. 基于零知识证明降低交互次数

利用零知识证明技术可以大幅减少BitVM中的挑战-响应交互次数。通过将挑战对象从原始算法转变为验证算法,可以降低计算复杂度,缩短挑战周期。结合零知识证明和欺诈证明,可以构建按需生成的ZK Fraud Proof,在保持乐观设计的同时提高效率。

2. 采用比特币友好的一次性签名

Winternitz一次性签名方案相比Lamport签名可以大幅缩短签名和公钥长度,有助于降低交易数据量和手续费。通过优化参数选择和实现,可以在BitVM中使用Winternitz签名将bit commitment size降低约50%。未来还可探索更紧凑的一次性签名方案。

3. 设计比特币友好的哈希函数

基于现有比特币脚本实现BLAKE3等哈希函数,可以支持高效的merkle inclusion proof验证。通过优化实现和拆分代码,可以显著降低链上数据需求。未来还需要进一步探索更适合比特币特性的哈希函数。

4. 应用Scriptless Scripts技术

利用Scriptless Scripts技术可以将智能合约逻辑从链上转移到链下,提高隐私性和效率。通过Schnorr多重签名和适配器签名等密码学技术,可以实现BitVM的电路承诺,从而节省脚本空间。这一方向还需要进一步改进以减少交互需求。

5. 实现无需许可的多方挑战

将BitVM扩展为无需许可的多方挑战模型,可以将信任假设从1-of-n扩展到1-of-N。这需要解决女巫攻击和延迟攻击等问题,可以借鉴现有研究成果并结合比特币特性进行设计。

通过上述优化,BitVM有望在效率和安全性方面得到显著提升,为比特币生态带来更多可能性。未来还需要更多的探索和实践,以充分发挥比特币的潜力。