# BitVM最適化探求:ビットコインのスケーラビリティとプログラム可能性の向上## 1. はじめにビットコインは去中心化で安全かつ信頼できるデジタル資産として、スケーラビリティの面で常に課題に直面しています。そのUTXOモデルはシステムを無状態にし、複雑な依存状態計算を実行することが難しく、去中心化アプリケーションや複雑な金融ツールの構築を制限しています。既存のスケーリングソリューションであるステートチャンネル、サイドチェーン、クライアント検証にはそれぞれ利点と欠点があります。2023年12月、ZeroSyncプロジェクトが提案したBitVMソリューションが注目を集めています。これはビットコインスクリプトとTaprootを活用して楽観的ロールアップを実現し、ビットコインが基本ルールを変更することなく任意の複雑な計算を検証できるようにします。BitVMはスケーラビリティの面で非常に大きな可能性を秘めていますが、まだ初期段階にあり、効率性と安全性にいくつかの問題があります。本稿では、これらの問題に対するいくつかの最適化のアイデアを提案し、BitVMの性能をさらに向上させることを目指します。## 2. BitVM のしくみBitVMは、ビットコインの契約機能を強化することを目的としたオフチェーン契約ソリューションです。Lamportのワンタイム署名を通じて、状態を持つビットコインスクリプトを実現し、計算はオフチェーンで行われ、結果の検証はオンチェーンで完了します。BitVMのコアコンポーネントには次のものが含まれます:- 回路のコミットメント: プログラムをバイナリ回路にコンパイルし、Taprootアドレスにコミットする- チャレンジとレスポンス:チャレンジ・レスポンス機構を実現するために一連の取引を事前に署名する- 曖昧なペナルティ:誤ったステートメントに対するペナルティこの設計は、共通の計算検証をビットコイン上で行うことを可能にし、コンセンサスルールを変更する必要がありません。## 3. BitVM最適化ソリューション### 3.1 ZKに基づいてOPのインタラクション回数を減らすゼロ知識証明を利用することで、BitVMのチャレンジラウンド数とサイクルを大幅に減少させることができます。原始アルゴリズムではなくZK証明を検証することで、計算の複雑さを大幅に削減できます。さらに、ZK Fraud Proofの構築を探求し、On-Demand ZK Proofモデルを実現できます。この方法では、挑戦があるときにのみZK証明を生成し、全体的な楽観的な設計を維持しながら、計算コストを低減します。### 3.2 ビットコイン友好的な一回限りの署名Lamport署名はBitVMの基礎ですが、その長さは大きいです。Winternitzワンタイム署名スキームを使用することを検討できます。d=15のとき、公開鍵と署名の長さを約4倍短縮でき、取引手数料を大幅に削減できます。未来は、ビットコインのスクリプトにおけるWinternitz方案の実装をさらに最適化したり、よりコンパクトな一次性署名方案を探求したりすることができます。### 3.3 ビットコイン友好的ハッシュ関数ビットコインネットワークは現在OP_CATをサポートしていないため、既存のスクリプトを使用して最適な方法でハッシュ関数を実装する必要があります。BLAKE3ハッシュ関数は、ビットコインスクリプトで比較的簡単に実装できる良い選択です。さらに、Keccak-256やGrøstlなどの他のハッシュ関数を実装し、ビットコインに最も適したソリューションを選択するか、新しいビットコインフレンドリーなハッシュ関数を開発することができます。### 3.4 スクリプトレス スクリプト ビットVMScriptless Scriptsは、スマートコントラクトの実行をオンチェーンからオフチェーンに移行させ、機能性、プライバシー、効率を向上させることができます。Schnorrマルチシグとアダプタ署名を使用することで、BitVM回路内の論理ゲートのコミットメントを実現し、スクリプトスペースを節約し、効率を向上させることができます。未来の既存のソリューションを改善し、インタラクションの必要性を減らし、Scriptless ScriptsをBitVMの具体的な機能モジュールに適用することを探求する必要があります。### 3.5 許可のいらないマルチパーティーチャレンジ現在のBitVMは許可型のモデルと二者間のチャレンジを採用しており、潜在的なリスクがあります。許可不要の多者間チャレンジを実現することで、信頼モデルを1-of-nから1-of-N(N>>n)に拡張し、信頼の仮定をさらに低減できます。解決すべき重要な問題には次のものが含まれます:- ウィッチ攻撃: 設計の論争解決アルゴリズムにより、誠実な側のコストは対戦相手の数に対して対数的に増加する- 遅延攻撃: チャレンジャーにステークを要求し、最悪の状況における遅延の上限を制限するアルゴリズムを設計する## 4. 結論BitVM技術はまだ初期段階にあり、将来的にはビットコインの拡張とそのエコシステムの繁栄を実現するために、複数の方向で継続的な探求と最適化が必要です。本記事で提案された最適化案は、将来の研究にいくつかの考え方を提供しますが、さらなる理論分析と実践的検証が必要です。
BitVM最適化探査：ビットコインのスケーラビリティ性能を向上させる5つの提案
BitVM最適化探求:ビットコインのスケーラビリティとプログラム可能性の向上
1. はじめに
ビットコインは去中心化で安全かつ信頼できるデジタル資産として、スケーラビリティの面で常に課題に直面しています。そのUTXOモデルはシステムを無状態にし、複雑な依存状態計算を実行することが難しく、去中心化アプリケーションや複雑な金融ツールの構築を制限しています。
既存のスケーリングソリューションであるステートチャンネル、サイドチェーン、クライアント検証にはそれぞれ利点と欠点があります。2023年12月、ZeroSyncプロジェクトが提案したBitVMソリューションが注目を集めています。これはビットコインスクリプトとTaprootを活用して楽観的ロールアップを実現し、ビットコインが基本ルールを変更することなく任意の複雑な計算を検証できるようにします。
BitVMはスケーラビリティの面で非常に大きな可能性を秘めていますが、まだ初期段階にあり、効率性と安全性にいくつかの問題があります。本稿では、これらの問題に対するいくつかの最適化のアイデアを提案し、BitVMの性能をさらに向上させることを目指します。
2. BitVM のしくみ
BitVMは、ビットコインの契約機能を強化することを目的としたオフチェーン契約ソリューションです。Lamportのワンタイム署名を通じて、状態を持つビットコインスクリプトを実現し、計算はオフチェーンで行われ、結果の検証はオンチェーンで完了します。
BitVMのコアコンポーネントには次のものが含まれます:
この設計は、共通の計算検証をビットコイン上で行うことを可能にし、コンセンサスルールを変更する必要がありません。
3. BitVM最適化ソリューション
3.1 ZKに基づいてOPのインタラクション回数を減らす
ゼロ知識証明を利用することで、BitVMのチャレンジラウンド数とサイクルを大幅に減少させることができます。原始アルゴリズムではなくZK証明を検証することで、計算の複雑さを大幅に削減できます。
さらに、ZK Fraud Proofの構築を探求し、On-Demand ZK Proofモデルを実現できます。この方法では、挑戦があるときにのみZK証明を生成し、全体的な楽観的な設計を維持しながら、計算コストを低減します。
3.2 ビットコイン友好的な一回限りの署名
Lamport署名はBitVMの基礎ですが、その長さは大きいです。Winternitzワンタイム署名スキームを使用することを検討できます。d=15のとき、公開鍵と署名の長さを約4倍短縮でき、取引手数料を大幅に削減できます。
未来は、ビットコインのスクリプトにおけるWinternitz方案の実装をさらに最適化したり、よりコンパクトな一次性署名方案を探求したりすることができます。
3.3 ビットコイン友好的ハッシュ関数
ビットコインネットワークは現在OP_CATをサポートしていないため、既存のスクリプトを使用して最適な方法でハッシュ関数を実装する必要があります。BLAKE3ハッシュ関数は、ビットコインスクリプトで比較的簡単に実装できる良い選択です。
さらに、Keccak-256やGrøstlなどの他のハッシュ関数を実装し、ビットコインに最も適したソリューションを選択するか、新しいビットコインフレンドリーなハッシュ関数を開発することができます。
3.4 スクリプトレス スクリプト ビットVM
Scriptless Scriptsは、スマートコントラクトの実行をオンチェーンからオフチェーンに移行させ、機能性、プライバシー、効率を向上させることができます。Schnorrマルチシグとアダプタ署名を使用することで、BitVM回路内の論理ゲートのコミットメントを実現し、スクリプトスペースを節約し、効率を向上させることができます。
未来の既存のソリューションを改善し、インタラクションの必要性を減らし、Scriptless ScriptsをBitVMの具体的な機能モジュールに適用することを探求する必要があります。
3.5 許可のいらないマルチパーティーチャレンジ
現在のBitVMは許可型のモデルと二者間のチャレンジを採用しており、潜在的なリスクがあります。許可不要の多者間チャレンジを実現することで、信頼モデルを1-of-nから1-of-N(N>>n)に拡張し、信頼の仮定をさらに低減できます。
解決すべき重要な問題には次のものが含まれます:
4. 結論
BitVM技術はまだ初期段階にあり、将来的にはビットコインの拡張とそのエコシステムの繁栄を実現するために、複数の方向で継続的な探求と最適化が必要です。本記事で提案された最適化案は、将来の研究にいくつかの考え方を提供しますが、さらなる理論分析と実践的検証が必要です。