Cómo hacer que Bitcoin Support ZK: de OP_CAT a estado de estado y BITVM

Autor: Janos Nick, Blockstream

Compilación: Bai Ding & amp;

resumen:Este artículo es conciso pero bendecido, pero otra sangre señala cómo hacer que Bitcoin admite la función de verificación ZK.Hay un punto de vista relativamente claro en el artículo:

Es una tendencia inevitable introducir ZK en el Acuerdo de Bitcoin.Uno es permitir que Bitcoin Script admite directamente la verificación de Snark. datos.

texto:Para comprender Bitcoin más profundo, lo tratamos mejor como un sistema social.Cuando Bitcoin se lanzó temprano, los desarrolladores determinaron el programa de software que los nodos de Bitcoin necesitaban ejecutar, al igual que determinar las reglas seguidas de un conjunto de sistemas sociales.La razón por la cual el sistema social de Bitcoin puede funcionar de manera estable es porque todos tienen un consenso sobre «¿Cuál es la esencia de Bitcoin» y «qué debería ser» y otros problemas clave?Por supuesto, el logro del consenso no es fácil.

Esto se remonta a la fuente histórica de Bitcoin.Cuando la escuela secundaria Bencong lanzó el libro blanco de Bitcoin, dije: «Estoy estudiando un nuevo sistema de pago electrónico. Este sistema es completamente P2P y no necesita confiar en ningún tercero».Este párrafo se publica en la lista de correos electrónicos punk de contraseña (un grupo de discusión de correo electrónico establecido en 1992, que consiste en un grupo de criptólogos y entusiastas técnicos que se centran en la protección de la privacidad y la tecnología de criptografía).

Sin embargo, Bitcoin limita el rendimiento de los datos en el nivel de diseño del producto.El número de transacciones que se pueden manejar durante el tiempo de la unidad es limitado.Después de una sola transacción con la tarifa de manejo más alta en la red de bitcoin apareció en 2024, después de que la decoración se redujo a la mitad, una tarifa de transacción media para una prioridad de la cadena alcanzó los $ 150.Se puede decir que la costosa tarifa comercial para la red de bitcoin se ha convertido en un problema.

Para resolver el problema de las tarifas de transacción, las personas han invertido muchos recursos en el desarrollo de Lightning Network.Sin embargo, según un artículo publicado en 2016, la red Lightning solo puede apoyar a decenas de millones de usuarios en la práctica y no puede darse cuenta de la visión de su sistema de pago global.

Además de la tarifa de transacción es demasiado caro, hay otro problema, que esBitcoin siempre ha podido lograr el anonimato que desea lograr en su visión.Nakamoto señaló en el Grupo de discusión de correo electrónico de contraseña que Bitcoin tiene funciones de protección de la privacidad, y los patrocinadores de transacciones pueden ser completamente anónimos.Sin embargo, aunque el iniciador comercial no necesita KYC, los datos de transacción en la cadena de bitcoin filtran mucha información, lo que expone en gran medida la privacidad del usuario.

Aunque algunos clientes de billetera con funciones de privacidad han resuelto los problemas anteriores hasta cierto punto, los desarrolladores de estos clientes de billetera enfrentan una amenaza de gran y pequeño.Por ejemplo, los desarrolladores de la billetera Samourai CoinJoin fueron arrestados por el FBI en abril de 2024, y una semana después, los desarrolladores de la billetera de wasabi cerraron sus componentes coordinados de montones.Obviamente, estas billeteras de privacidad calificadas no son completamente dignas de confianza del usuario.

En resumen, muchos de los conceptos de Bitcoin se realizan con mucho tiempo hoy, y las tecnologías relacionadas aún se están desarrollando.Aun así, muchas personas en la comunidad de Bitcoin creen que el diseño de acuerdo de Bitcoin debería permanecer sin cambios, pero muchas personas les apasiona mejorar Bitcoin como yo.Entonces, ¿en qué dirección debería mejorar Bitcoin?

Para los problemas anteriores,Hay muchas propuestas en la comunidad de Bitcoin.Con ZK y Snarks,Se pueden lograr las siguientes características:

1. Mejora significativa de la privacidad: use el mismo Peterson para prometer significativamente la privacidad del usuario (como la cadena lateral del elemento de Blockstream); como Zcash).

2. Mejorar el rendimiento de la transacción

De hecho, hay muchos medios técnicos para resolver los problemas existentes en Bitcoin, pero ¿por qué no se han agregado estas tecnologías al acuerdo de Bitcoin hasta el día de hoy?Esto se debe a que el acuerdo de bitcoin es difícil de modificar.No hay una organización similar a la Fundación Ethereum en el ecosistema de Bitcoin.Por lo tanto, diferente de Ethereum, el código operativo EVM se actualiza cada año, y el Acuerdo de Bitcoin ha cambiado muy poco desde su inicio.

De hecho, es bueno modificarse hasta cierto punto.Esto lleva a un problema:En ausencia del diseño del protocolo de bitcoin, ¿qué medios puede mejorar el rendimiento de Bitcoin?

Para responder a esta pregunta, primero debemos revisar el conocimiento sobre Bitcoin.Si queremos transferir bitcoin a otros, primero debemos crear una transacción y transmitirla a la red de bitcoin.Los datos de salida de la transacción explicarán la cantidad de BTC de la transferencia, y el receptor BTC puede crear una nueva transacción para gastar el BTC recibido.Desde entonces, esta nueva transacción generará nuevos datos de salida y enviará BTC a otros.

Cabe señalar aquí que Bitcoin no tiene un estado global como Ethereum, especialmente el estado sin cuenta, solo datos de salida de transacciones.Hay dos estados de cada salida de transacción: los destinatarios se han gastado o no se han gastado.La salida de no gastar es el UTXO con el que estamos familiarizados.

ciertamente,Excepto por el BTC asociado, cada salida de transacción tiene un programa adicional, que se escribe en un idioma llamado bitcoin script.¿Quién puede mostrar la prueba correcta de testimonio de este programa, quién puede gastar la salida de la transacción (UTXO)?Bitcoin Script en sí es un lenguaje de programación basado en pila, que incluye una serie de códigos operativos.

Hay muchos tipos de scripts comunes de bitcoin, que han existido desde el inicio de Bitcoin.Por ejemplo, el programa de secuencias de comandos más común en Bitcoin consiste en el código operativo de la clave pública+verificación de la firma digital.El código de operación estipula que es necesario mostrar/desbloquear un cierto UTXO, y se debe mostrar la firma de número de la clave pública correspondiente.

Lectura recomendada: «Conocimiento de fondo de la comprensión BITVM (1)» (1) «(1)»

Aquí resumiremos la función del script bitcoin.¿Qué puede hacer primero el script bitcoin?

Puede restablecer la pila y la verificación igual (usando la fórmula igual para verificar si se cumplen las condiciones específicas para garantizar la seguridad y la efectividad de la transacción), y puede realizar una rama de IF-EES.
Puede realizar operaciones aritméticas limitadas en 32 dígitos, es decir, suma y resta.
Los datos pueden Beh, y puede verificar las firmas de ECDSA y Schnorr.

¿Qué no puede hacer Bitcoin Script?

No hay ciclo, salto, recursión, es decir, no completa, y la capacidad de programación es muy limitada.
No se puede realizar por posición.
Falta de código operativo para el método de multiplicación.
No se puede conectar elementos en la pila.
Casi no hay capacidad para leer y verificar los datos de la transacción en la cadena.Los scripts de bitcoin no pueden acceder directamente a la cantidad de cada transacción, y no hay forma de pasar el estado (UTXO se usa en un momento, y cada transferencia destruirá la antigua generación).

En la versión temprana de Bitcoin, algunos de los scripts anteriores no se pudieron hacer, pero algunos de ellos realmente se podían hacer, pero Satoshi Nakamoto prohibió algunas funciones, porque Nakamoto descubrió que estos códigos operativos tenían vulnerabilidades.Por ejemplo, el código operativo OP_CAT que puede fusionar 2 elementos en la pila se puede usar para los nodos de bitcoin de ataque largo para hacer que se colapse.

Entonces,¿Puede el script de bitcoin verificar Snark?En teoría, aunque el script de bitcoin no está completo, su operación básica es suficiente para verificar cualquier cálculo.Debido a que el tamaño del programa requerido para los pasos de verificación excede el límite de bloque más grande de Bitcoin -4Mb.

Tal vez podamos intentar realizar operaciones aritméticas en dominios limitados a gran escala, pero este costo es muy alto.

y,El costo de verificar la prueba de Merkle sin OP_CAT también es muy alto.Porque esto debe ser similar al funcionamiento del bucle for.

EntoncesVolver a la pregunta anterior: ¿Por qué no podemos simplemente cambiar el acuerdo de bitcoin y agregar códigos operativos más potentes?

Como se mencionó anteriormente, es difícil llegar a un consenso mayoritario sobre las reglas del nuevo acuerdo, porque el ecosistema de bitcoin no tiene un tomador de decisiones centralizado.Cualquier propuesta de mejora para el guión de bitcoin tiene muchas objeciones,La posición y el ángulo de todos son diferentes.En la red de Bitcoin, no hay una buena manera de medir si la comunidad ha alcanzado un consenso mayoritario.

ciertamente,Bitcoin no es exactamente la misma.

La actualización de taproot ha cambiado muchas reglas, y tardó tres años y medio desde la liberación teórica hasta ser realmente activado.El factor clave de la iluminación de Taproot es que no ha cambiado los supuestos de seguridad existentes y ha realizado mejoras significativas en el acuerdo de bitcoin.Por ejemplo, permite que el uso de Schnorr firme en lugar de ECDSA.

Además, la mejora de Taproot Bitcoin se divide principalmente en las siguientes tres partes:

Primero, Taproot reduce el costo de verificación de una gran cantidad de ramas selectivas, lo que puede permitir que Bitcoin respalde programas más complicados;

En segundo lugar, Taproot reduce los datos de script que deben revelarse en la cadena. Es para mostrarle las hojas y la prueba de merkle;

Tercero, Taproot también agregó otro diseño de mecanismo.

Hablar,Dado que Bitcoin tiene un precedente para agregar características más potentes como Tarpoot, ¿por qué no agregar un código operativo dedicado para verificar Snark?Esto se debe a que agregar un código operativo OP_SNARK de SO es muy diferente de la actualización de Taproot.

En primer lugar, hay muchas ideas de diseño de Op_Snark, que es difícil permitir que la mayoría de las personas apoyen una solución única, si se pasan tales propuestas, todos los nodos de Bitcoin admitirán esta solución específica de Op_Snark, lo que aumentará una gran carga tecnológica.

Además, la complejidad de Op_snark en sí no es un pequeño desafío.Si no incluye pruebas, Taproot solo agrega aproximadamente 1,600 filas de código, lo cual es aceptable para las personas.

De todos modos, ¿quién revisará el código de operación OP_SNARK debería activarse?¿Cómo obtener consenso en el ecosistema de bitcoin cuando pocas personas entienden sus detalles?Todos estos son problemas.por lo tantoEn conjunto, la actualización OP_SNARK no sucederá en poco tiempo.

Sin embargo, hay otras formas de verificar Snark en Bitcoin Script.Podemos agregar un código de operación más simple para que el script de bitcoin sea más poderoso, lo que permite a las personas implementar el programa de verificación SNARK en el script.Pero, de hecho, es muy difícil escribir el programa de verificación de Snark en el lenguaje de script de bitcoin.

Por lo tanto, el equipo de investigación de Blockstream está desarrollando simplicidad, un lenguaje de programación diseñado para reemplazar el script de bitcoin.La simplicidad está diseñada para el sistema de consenso de blockchain, que se diseña deliberadamente como un análisis completo y completo y verificación formal.

A continuación tenemos que hablar sobre una propuesta muy simple pero pesada.Como mencioné anteriormente, OP_CAT existe en la versión original de Bitcoin, pero este código operativo puede ser atacado por DOS bajo ciertas condiciones, por lo que está prohibido por Satoshi Nakamoto. .

La función de OP_CAT es dos elementos que aparecen en la parte superior de la pila, conectarlos y luego volver a colocarlos en la pila.Esto suena muy simple, pero puede traer grandes mejoras funcionales al script de bitcoin.

Por ejemplo, el programa de script bitcoin no pudo acceder a la cantidad de la cantidad de la transacción en la cadena, pero sería posible tener OP_CAT también se puede usar para verificar la prueba de Merkle.En resumen, OP_CAT es una actualización del nivel de código de operación subyacente, que obtendrá muchas características nuevas.

¿OP_CAT ayuda a verificar Snark en el script?La respuesta es la ayuda, porque la prueba de verificación de Merkle a prueba de verificación ayudará a verificar el snark basado en viernes, y OP_CAT puede respaldar esto.En el pasado, los programas de script involucrados en SNARK pueden ser demasiado grandes y no se pueden colocar en el bloque Bitcoin.

OP_CAT ha sido discutido durante muchos años en el pasado, y cada vez más personas se han dado cuenta de su papel en la inspección comercial.En comparación con otras propuestas, la ventaja de OP_CAT es que previamente ha existido en el guión de Bitcoin, por lo que es más fácil llegar a un consenso en la comunidad.Sin embargo, OP_CAT también puede hacer que los ingresos MEV de algunas personas se dañen, por lo que la comunidad de Bitcoin aún no ha alcanzado un consenso al respecto.

En resumen,Bitcoin puede tener una ruta potencial.También vale la pena mencionar que existe una propuesta reciente llamada «Gran Script Restaton», que permite que el código de operación de multiplicación permita que todos los códigos de operación aritméticos funcionen de manera arbitraria.

Además, cuando consideramos la influencia de la red OP_CAT Bitcoin, podemos examinar su impacto en el operador del nodo Bitcoin después de pasar.Para permitir que Bitcoin tenga anti -revisión y descentralización, la comunidad de Bitcoin espera ejecutar datos de verificación de nodos tanto como sea posible.Si Bitcoin admite operaciones de verificación de Snark, el costo de ejecutar el nodo Bitcoin no aumentará significativamente, lo que no es muy perjudicial para la seguridad y la resistencia de Bitcoin.

En la actualidad, un bloque de bitcoin puede contener hasta 4 MB de datos.Completado, cada bloque puede incluir hasta 80k verificación de firma, con un promedio de verificación de firma de 7k a 10k por bloque.Por supuesto, no solo es el tiempo de verificación de la firma lo que afecta la velocidad de la verificación del bloque.

Además, si las transacciones de bitcoin admiten ZK en el futuro, incluso si se extiende el tiempo de generación de transacciones, parece que no es dañino.Para las billeteras de hardware para activos de almacenamiento a largo plazo, a menudo tienen pantallas y su volumen no es grande.La CPU de la billetera de hardware es generalmente débil, como las CPU de doble cine de 240MHz y una cierta memoria, que responde muy rápidamente al firmar una transacción de bitcoin.

Hice una pequeña encuesta y le pregunté al usuario que el usuario podría aceptar el retraso más largo.Entonces, si presentamos ZK en las transacciones de Bitcoin, parece que no hay muchos problemas.

Gastamos mucho espacio para discutir cómo cambiar el diseño subyacente de Bitcoin, pero en realidad hay muchos escenarios de aplicación que se pueden lograr sin cambiar Bitcoin.Aquí quiero enfatizar una aplicación relacionada con las pruebas de estado de la cadena BITVM, que combina ZK para demostrar la efectividad del hash del bloque.

¿Qué cambios han llevado esta tecnología a Bitcoin?primero,Con las pruebas de estado de la cadena, puede comprimir la carga de trabajo de sincronización y verificación de los datos del calendario de bitcoin, lo que reduce en gran medida el costo de los nodos en ejecución.En la actualidad, se tarda 5 horas y 30 minutos en sincronizarse desde el bloque de creación y verificar los últimos bloques de bitcoin en un hardware.En segundo lugar,El estado similar a la cadena es una parte importante que se puede usar con BITVM, que promoverá la implementación de BITVM.

El equipo de Zerosync realizó una investigación en profundidad sobre las pruebas de estado de la cadena y creó una «prueba de cadena de encabezado» más ligera. «» «», Incluyen los 850,000 cabezas de bloque en la historia de Bitcoin y genere 80 bytes para cada cabezal de bloque.

Este esquema requiere un cálculo dual SHA-256 de cada cabezal de bloque de bitcoin para verificar el certificado POW correspondiente.Zerosync usa Starks para generar la prueba de la cadena de encabezado de Bitcoin.

Sin embargo, debido a que el proceso de verificación no incluye el contenido del contenido de la transacción en el bloque, la prueba de la cadena de encabezado solo puede suponer que la cadena de bloques con la certificación más POW es válida, y el último bloque en el cliente de Bitcoin sincroniza esta cadena .En este escenario, aunque el atacante puede crear un bloque que contenga transacciones no válidas, agregar más bloques después del bloque y generar la prueba de la cadena de encabezado para cegar al cliente de Bitcoin con datos históricos síncronos, pero el ataque se realiza si lo hace el costo es extremadamente caro y estará directamente expuesto por el cliente de nodo completo Bitcoin existente.

Sin embargo, aunque la tasa de éxito de este escenario de ataque es muy baja, si el atacante puede robar la gran cantidad de BTC, la prueba de la cadena de cabecera no puede reconocerse como una solución infalible.Si queremos demostrar una cadena completa, debemos demostrar directamente que todos los contenidos del bloque de bitcoin son efectivos, incluida la verificación de la firma SECP256K1 ovalada ECDSA y Schnorr Signature.

Bitcoin puede incluir 30 millones de firmas en los bloques históricos de cada mes.De esta manera, los datos de bloque generados por la red Bitcoin son de aproximadamente 7 GB por mes, y todos los datos históricos exceden los 650 GB.En la situación real, este número puede ser de 2 a 3 veces.

Ahora veamos a BITVM nuevamente.BITVM permite que Bitcoin verifique cualquier tarea informática.BITVM utiliza dos tecnologías para evitar el límite del tamaño del bloque Bitcoin.Primero, utiliza la estructura de script de Taproot Merkletree;

En segundo lugar, permite el esquema de almacenamiento KV al que se puede acceder a través de un solo script para permitir conectarse a un programa de script súper.Sin embargo, el Acuerdo de Bitcoin no obliga a la integridad del esquema de almacenamiento KV anterior.BITVM necesita verificar el Prover malicioso a través de la prueba de fraude. .

En resumen, Bitcoin enfrenta desafíos importantes. También significa que Bitcoin está descentralizado y más seguro.

Muchas personas en la comunidad de Bitcoin están entusiasmadas con el potencial de Snark/Stark.El método más viable para implementar la verificación de Snark a mediano y largo plazo es BITVM, pero requiere más inversión de I + D para desempeñar un papel en la práctica;

También es una idea restablecer el código operativo OP_CAT, pero el ingreso de reiniciar el código operativo debe ser más que un riesgo, y qué simples códigos operativos pueden verificar Snedk en Bitcoin Script, o explorar qué escenarios similares a las Funciones OP_CAT se puede lograr.No importa qué plan se seleccione, el propósito final de la comunidad de Bitcoin debe ser hacer que el producto sea práctico y apoyar más escenas.

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