Comment faire en charge Bitcoin ZK: de OP_CAT à la preuve d’état et Bitvm

Auteur: Janos Nick, Blockstream

Compilation: Bai Ding & amp;

résumé:Cet article est concis mais béni, mais un autre sang indique comment faire en sorte que Bitcoin prend en charge la fonction de vérification ZK.Il y a un point de vue relativement clair dans l’article:

Il s’agit d’une tendance inévitable à introduire ZK dans l’accord Bitcoin.L’une consiste à permettre à Bitcoin de prendre en charge directement la vérification de Snark. données.

texte:Afin de comprendre plus profondément le bitcoin, nous mieux le traiter comme un système social.Lorsque Bitcoin a été lancé tôt, les développeurs ont déterminé le logiciel que les nœuds Bitcoin devaient exécuter, tout comme la détermination des règles suivies d’un ensemble de systèmes sociaux.La raison pour laquelle le système social de Bitcoin peut fonctionner de manière stable est que tout le monde a un consensus sur « quelle est l’essence du bitcoin » et « ce qui devrait être » et d’autres problèmes clés.Bien sûr, la réalisation du consensus n’est pas facile.

Cela peut être retracé à la source historique de Bitcoin.Lorsque le collège Bencong a publié le livre blanc Bitcoin, j’ai dit: « J’étudie un nouveau système de paiement électronique. Ce système est entièrement P2P et n’a pas besoin de compter sur un tiers. »Ce paragraphe est publié dans la liste des e-mails punk de mot de passe (un groupe de discussion par e-mail créé en 1992, composé d’un groupe de cryptologues et de passionnés techniques axés sur la protection de la vie privée et la technologie de la cryptographie).

Cependant, Bitcoin limite le débit des données au niveau de la conception du produit.Le nombre de transactions qui peuvent être gérées pendant l’unité est limitée.Après une seule transaction avec les frais de manipulation les plus élevés dans le réseau Bitcoin est apparu en 2024, après la réduction de moitié de la décoration, des frais de transaction moyens pour une priorité de la chaîne ont atteint 150 $.On peut dire que les frais de négociation coûteux pour le réseau Bitcoin sont devenus un problème.

Afin de résoudre le problème des frais de transaction, les gens ont investi beaucoup de ressources dans le développement de Lightning Network.Cependant, selon un article publié en 2016, le Lightning Network ne peut prendre en charge que des dizaines de millions d’utilisateurs dans la pratique et ne peut pas réaliser la vision de son système de paiement mondial.

En plus des frais de transaction sont trop chers, il y a un autre problème, qui estLe Bitcoin n’a toujours pas été en mesure d’atteindre l’anonymat que vous souhaitez réaliser dans sa vision.Nakamoto a souligné dans le groupe de discussion par e-mail Punk de mot de passe que Bitcoin a des fonctions de protection de la vie privée, et les sponsors des transactions peuvent être complètement anonymes.Cependant, bien que l’initiateur de trading n’ait pas besoin de KYC, les données de transaction sur la chaîne Bitcoin divulguent beaucoup d’informations, ce qui expose largement la confidentialité des utilisateurs.

Bien que certains clients de portefeuille ayant des fonctions de confidentialité aient résolu les problèmes ci-dessus dans une certaine mesure, les développeurs de ces clients de portefeuille sont confrontés à une menace de grande et petite.Par exemple, les développeurs du Samourai Coinjoin Wallet ont été arrêtés par le FBI en avril 2024, et une semaine plus tard, les développeurs du portefeuille Wasabi ont fermé leurs composants coordonnés de Coinjoin.De toute évidence, ces portefeuilles de confidentialité ainsi appelés ne sont pas complètement dignes de la confiance des utilisateurs.

Pour résumer, bon nombre des concepts de Bitcoin sont de loin réalisés aujourd’hui, et les technologies connexes se développent toujours.Malgré cela, de nombreuses personnes dans la communauté Bitcoin croient que la conception de l’accord de Bitcoin devrait rester inchangée, mais de nombreuses personnes sont passionnées par l’amélioration du Bitcoin comme moi.Alors, quelle direction le bitcoin devrait-il s’améliorer?

Pour les problèmes ci-dessus,Il existe de nombreuses propositions dans la communauté Bitcoin.Avec ZK et Snarks,Les fonctionnalités suivantes peuvent être obtenues:

1. Amélioration significative de la confidentialité: utilisez le même Peterson pour promettre d’améliorer considérablement la confidentialité des utilisateurs (comme la chaîne latérale des éléments de Blockstream); comme zcash).

2. Améliorer le débit des transactions

En fait, il existe de nombreux moyens techniques pour résoudre les problèmes existants dans Bitcoin, mais pourquoi ces technologies n’ont-elles pas été ajoutées à l’accord Bitcoin à ce jour?En effet, l’accord Bitcoin est difficile à modifier.Il n’y a pas d’organisation similaire à la Fondation Ethereum dans l’écosystème Bitcoin.Par conséquent, différent d’Ethereum, le code opérationnel EVM est mis à jour chaque année, et l’accord Bitcoin a très peu changé depuis sa création.

En fait, c’est une bonne chose à modifier dans une certaine mesure.Cela conduit à un problème:En l’absence de conception du protocole Bitcoin, quels moyens peuvent améliorer les performances du bitcoin?

Pour répondre à cette question, nous devons d’abord examiner les connaissances sur le bitcoin.Si nous voulons transférer Bitcoin à d’autres, nous devons d’abord créer une transaction et la diffuser dans le réseau Bitcoin.Les données de sortie de la transaction expliquent le montant du BTC du transfert, et le récepteur BTC peut créer une nouvelle transaction pour dépenser le BTC reçu.Depuis lors, cette nouvelle transaction générera de nouvelles données de sortie et enverra BTC à d’autres.

Il convient de noter ici que Bitcoin n’a pas d’état mondial comme Ethereum, en particulier l’état de non-compte, uniquement des données de sortie de transaction.Il y a deux états de chaque sortie de transaction: les destinataires ont été dépensés ou n’ont pas été dépensés.La sortie de ne pas être dépensée est l’UTXO que nous connaissons.

certainement,À l’exception du BTC associé, chaque sortie de transaction a un programme supplémentaire, qui est écrit dans une langue appelée un script Bitcoin.Qui peut montrer la bonne preuve de témoignage de ce programme, qui peut dépenser la production de transaction (UTXO).Le script Bitcoin lui-même est un langage de programmation basé sur la pile, y compris une série de codes de fonctionnement.

Il existe de nombreux types de scripts Bitcoin communs, qui existent depuis le début du Bitcoin.Par exemple, le programme de script le plus courant dans Bitcoin se compose du code d’exploitation de la clé publique + de la vérification de la signature numérique.Le code d’opération stipule qu’il est nécessaire d’afficher / déverrouiller un certain UTXO, et la signature du nombre de la clé publique correspondante doit être affichée.

Lecture recommandée: « Connaissances de base de la compréhension de Bitvm (1) » (1) « (1) »

Ici, nous allons résumer la fonction du script Bitcoin.Que peut faire le script Bitcoin en premier?

Vous pouvez rétablir la pile et la vérification égale (en utilisant la formule égale pour vérifier si les conditions spécifiques sont remplies pour assurer la sécurité et l’efficacité de la transaction), et vous pouvez effectuer une branche de IF-EESE.
Vous pouvez effectuer des opérations arithmétiques limitées sur 32 chiffres, c’est-à-dire l’addition et la soustraction.
Les données peuvent Beh, et vous pouvez vérifier les signatures d’ECDSA et de Schnorr.

Que ne peut pas faire le script Bitcoin?

Il n’y a pas de cycle, de saut, de récursivité, c’est-à-dire non complet, et la capacité de programmation est très limitée.
Ne peut pas être effectué par position.
Manque de code de fonctionnement pour la méthode de multiplication.
Je ne peux pas connecter des éléments sur la pile.
Il n’y a presque aucune capacité à lire et à vérifier les données de transaction sur la chaîne.Les scripts Bitcoin ne peuvent pas accéder directement au montant de chaque transaction, et il n’y a aucun moyen de passer l’état (UTXO est utilisé en un seul temps, et chaque transfert détruira l’ancienne génération).

Dans la première version de Bitcoin, certains des scripts ci-dessus ne pouvaient pas être faits, mais certains d’entre eux pouvaient réellement être effectués, mais certaines fonctions ont ensuite été interdites par Satoshi Nakamoto, car Nakamoto a constaté que ces codes d’exploitation avaient des vulnérabilités.Par exemple, le code de fonctionnement OP_CAT qui peut fusionner 2 éléments dans la pile peut être utilisé pour les nœuds de bitcoin d’attaque à long terme pour le faire s’effondrer.

Donc,Le script Bitcoin peut-il vérifier Snark?En théorie, bien que le script Bitcoin ne soit pas complet, son fonctionnement de base est suffisant pour vérifier les calculs.Étant donné que la taille du programme requise pour les étapes de vérification dépasse la plus grande limite de bloc de bitcoin -4 Mo.

Peut-être que nous pouvons essayer d’effectuer des opérations arithmétiques dans des domaines limités à grande échelle, mais ce coût est très élevé.

et,Le coût de la vérification de la preuve de Merkle sans OP_CAT est également très élevé.Parce que cela doit être similaire au fonctionnement de la boucle pour.

DoncRetour à la question précédente: pourquoi ne pouvons-nous pas simplement modifier l’accord Bitcoin et ajouter des codes d’exploitation plus puissants?

Comme mentionné précédemment, il est difficile de parvenir à un consensus majoritaire sur les nouvelles règles de l’accord, car l’écosystème Bitcoin n’a pas de décideur centralisé.Toute proposition d’amélioration du script Bitcoin a beaucoup d’objections,La position et l’angle de chacun sont différents.Dans le réseau Bitcoin, il n’y a aucun bon moyen de mesurer si la communauté a atteint un consensus majoritaire.

certainement,Bitcoin n’est pas exactement le même.

La mise à niveau de la racine de tapoot a changé de nombreuses règles, et il a fallu trois ans et demi de la libération théorique à une véritable activation.Le facteur clé de l’illumination de Taproot est qu’il n’a pas changé les hypothèses de sécurité existantes et a apporté des améliorations significatives à l’accord Bitcoin.Par exemple, il permet à l’utilisation de Schnorr de signer à la place de l’ECDSA.

De plus, l’amélioration du bitcoin rafraîchissant est principalement divisée en les trois parties suivantes:

Premièrement, la tapoot réduit le coût de vérification d’un grand nombre de succursales sélectives, ce qui peut permettre à Bitcoin de prendre en charge des programmes plus compliqués;

Deuxièmement, la rafale de rafale de script doit être révélée sur la chaîne. il lui montre les feuilles et la preuve de merkle;

Troisièmement, la tapoot a également ajouté une autre conception du mécanisme.

Parler,Étant donné que Bitcoin a un précédent pour ajouter des fonctionnalités plus puissantes telles que Tarpoot, pourquoi ne pas ajouter un code de fonctionnement dédié pour vérifier Snark?En effet, l’ajout d’un code de fonctionnement OP_SNARK SO-So-Salled est très différent de la mise à niveau de la racine de tapoot.

Tout d’abord, il existe de nombreuses idées de conception d’OP_SNARK, ce qui est difficile pour permettre à la plupart des gens de soutenir une solution unique.

De plus, la complexité de l’OP_SNARK elle-même n’est pas un petit défi.S’il n’inclut pas les tests, la rafale de tapoot ajoute seulement environ 1 600 lignes de code, ce qui est acceptable pour les gens.

Quoi qu’il en soit, qui examinera le code de fonctionnement OP_SNARK devrait-il être activé?Comment obtenir un consensus dans l’écosystème du Bitcoin lorsque peu de gens comprennent leurs détails?Ce sont tous des problèmes.doncPris ensemble, la mise à niveau OP_SNARK ne se produira pas en peu de temps.

Cependant, il existe d’autres moyens de vérifier le snark dans le script Bitcoin.Nous pouvons ajouter un code de fonctionnement plus simple pour rendre le script Bitcoin plus puissant, permettant aux gens d’implémenter le programme de vérification de Snark dans le script.Mais en fait, il est très difficile d’écrire le programme de vérification de snark dans le langage de script Bitcoin.

Par conséquent, l’équipe de recherche Blockstream développe une simplicité, un langage de programmation conçu pour remplacer le script Bitcoin.La simplicité est conçue pour le système de consensus de la blockchain, qui est délibérément conçu comme une analyse complète et complète et une vérification formelle.

Ci-dessous, nous devons parler d’une proposition très simple mais lourde.Comme je l’ai mentionné plus tôt, OP_CAT existe dans la version originale de Bitcoin, mais ce code opérationnel peut être attaqué par DOS dans certaines conditions, il est donc interdit par Satoshi Nakamoto. .

La fonction d’OP_CAT est deux éléments qui apparaissent en haut de la pile, les connectent, puis les remettent à la pile.Cela semble très simple, mais cela peut apporter d’énormes améliorations fonctionnelles au script Bitcoin.

Par exemple, le programme de script Bitcoin n’a pas pu accéder au montant du montant de la transaction sur la chaîne, mais il serait possible que OP_CAT;En bref, OP_CAT est une mise à niveau du niveau de code d’opération sous-jacent, qui tirera de nombreuses fonctionnalités.

OP_CAT aide-t-il à vérifier le snark dans le script?La réponse est de l’aide, car la prise en charge de la vérification Merkle Proof aidera à vérifier le snark basé sur FRI, et OP_CAT peut le supporter.Dans le passé, les programmes de script impliqués dans Snark peuvent être trop grands et ne peuvent pas être placés dans le bloc Bitcoin.

OP_CAT est discuté depuis de nombreuses années dans le passé, et de plus en plus de personnes ont réalisé son rôle dans l’inspection des échanges.Par rapport à d’autres propositions, l’avantage d’OP_CAT est qu’il a déjà existé dans le script Bitcoin, il est donc plus facile d’atteindre le consensus dans la communauté.Cependant, OP_CAT peut également causer un endommagement sur les revenus MEV de certaines personnes, de sorte que la communauté Bitcoin n’a pas encore atteint un consensus à ce sujet.

En résumé,Bitcoin peut avoir un chemin potentiel.Il convient également de mentionner qu’il existe une proposition récente appelée « Great Script Restraton », qui permet au code de fonctionnement de multiplication pour permettre à tous les codes d’opération arithmétique de fonctionner arbitrairement.

De plus, lorsque nous considérons l’influence du réseau Bitcoin OP_CAT, nous pouvons examiner son impact sur l’opérateur du nœud Bitcoin après le passage.Afin de permettre à Bitcoin d’avoir anti-révision et de décentralisation, la communauté Bitcoin espère exécuter autant que possible les données de vérification des nœuds.Si Bitcoin prend en charge les opérations de vérification de Snark, le coût de l’exécution du nœud Bitcoin n’augmentera pas de manière significative, ce qui n’est pas beaucoup nocif pour la sécurité et la résistance du bitcoin.

À l’heure actuelle, un bloc Bitcoin peut contenir jusqu’à 4 Mo de données.Terminé, chaque bloc peut actuellement inclure une vérification de la signature jusqu’à 80 000, avec une moyenne de 7K à une vérification de signature 10k par bloc.Bien sûr, ce n’est pas seulement le temps de la vérification de la signature qui affecte la vitesse de vérification du bloc.

De plus, si les transactions Bitcoin prennent en charge ZK à l’avenir, même si le temps de génération de transactions est prolongé, il semble qu’il ne soit pas nocif.Pour les portefeuilles matériels pour les actifs de stockage à long terme, ils ont souvent des écrans et leur volume n’est pas important.Le processeur du portefeuille matériel est généralement faible, tel que les processeurs à double ore à 240 MHz et une certaine mémoire, qui répond très rapidement lors de la signature d’une transaction Bitcoin.

J’ai fait une petite enquête et j’ai demandé à l’utilisateur que l’utilisateur pouvait accepter le retard le plus long.Donc, si nous introduisons ZK dans les transactions Bitcoin, il semble qu’il n’y ait pas beaucoup de problèmes.

Nous passons beaucoup d’espace pour discuter de la façon de changer la conception sous-jacente du bitcoin, mais il existe en fait de nombreux scénarios d’application qui peuvent être réalisés sans changer de bitcoin.Ici, je veux souligner une application liée aux preuves d’état de la chaîne Bitvm, qui combine ZK pour prouver l’efficacité du hachage de bloc.

Quels changements ont apporté cette technologie à Bitcoin?d’abord,Avec les preuves de l’état de la chaîne, il peut comprimer la charge de travail de synchronisation et de vérification des données du calendrier Bitcoin, ce qui réduit considérablement le coût des nœuds d’exécution.À l’heure actuelle, il faut 5 heures et 30 minutes pour se synchroniser à partir du bloc de création et vérifier les derniers blocs Bitcoin sur un matériel.Deuxièmement,L’état en forme de chaîne est une partie importante qui peut être utilisée avec BitVM, qui favorisera la mise en œuvre de BitVM.

L’équipe Zerosync a mené des recherches sur les épreuves de l’état de la chaîne et a créé des « preuves de chaîne en tête » plus légères. « » « », Incluez toutes les 850 000 têtes de bloc dans l’histoire du Bitcoin et générez 80 octets pour chaque tête de bloc.

Ce schéma nécessite un double calcul SHA-256 de chaque tête de bloc Bitcoin pour vérifier le certificat POW correspondant.Zerosync utilise Starks pour générer une preuve de la chaîne d’en-tête Bitcoin.

Cependant, parce que le processus de vérification n’inclut pas le contenu du contenu de la transaction dans le bloc, la preuve de la chaîne d’en-tête ne peut que supposer que la blockchain avec la certification la plus puissante est valide, et le dernier bloc sur le client Bitcoin synchronise cette chaîne par défaut par défaut .Dans ce scénario, bien que l’attaquant puisse créer un bloc contenant des transactions non valides, ajoutez plus de blocs après le bloc et générer la preuve de la chaîne d’en-tête pour aveugler le client Bitcoin avec des données historiques synchrones, mais l’attaque est effectuée si vous le faites, le coût est Extrêmement coûteux et sera directement exposé par le client Bitcoin Full-Node existant.

Cependant, bien que le taux de réussite de ce scénario d’attaque soit très faible, si l’attaquant peut voler l’énorme quantité de BTC, la preuve de la chaîne d’en-tête ne peut pas être reconnue comme une solution infaillible.Si nous voulons prouver une chaîne complète, nous devons prouver directement que tous les contenus du bloc Bitcoin sont efficaces, y compris la vérification de la signature de la courbe ovale SECP256K1 et de la signature Schnorr.

Bitcoin peut inclure 30 millions de signatures dans les blocs historiques de chaque mois.De cette façon, les données de bloc générées par le réseau Bitcoin sont d’environ 7 Go par mois, et toutes les données historiques dépassent 650 Go.Dans la situation réelle, ce nombre peut être de 2 à 3 fois.

Regardons maintenant Bitvm à nouveau.Bitvm permet à Bitcoin de vérifier les tâches informatiques.Bitvm utilise deux technologies pour contourner la limite de la taille du bloc Bitcoin.Tout d’abord, il utilise la structure de script de Taproot Merkletree;

Deuxièmement, il permet au schéma de stockage KV accessible sur un seul script pour permettre la connexion à un programme de super script.Cependant, l’accord Bitcoin ne force pas l’intégrité du schéma de stockage KV ci-dessus.Bitvm doit vérifier le proverage malveillant par une preuve de fraude. .

Pour résumer, Bitcoin est confronté à des défis majeurs. signifie également que le bitcoin est décentralisé et plus sûr.

Beaucoup de gens dans la communauté Bitcoin sont ravis du potentiel de Snark / Stark.La méthode la plus viable pour la mise en œuvre de la vérification de Snark à moyen et à long terme est BitVM, mais elle nécessite plus d’investissement en R&D pour jouer un rôle dans la pratique;

Il est également une idée de rétablir le code d’exploitation OP_CAT, mais le revenu du redémarrage du code d’exploitation doit être plus qu’un risque et quels codes d’exploitation simples peuvent être autorisés à vérifier le snark dans le script bitcoin, ou à explorer quels scénarios similaires aux fonctions OP_CAT peut être réalisé.Quel que soit le plan sélectionné, le but ultime de la communauté Bitcoin doit être de rendre le produit pratique et de soutenir plus de scènes.

Lien original: https://www.youtube.com/watch?