BitVM最適化ソリューションの探索

BitVMはビットコイン上でチューリング完全な契約を実現する技術ソリューションとして重要な意義を持っています。しかし現時点ではまだ初期段階にあり、効率性や安全性においていくつかの問題があります。本稿では、BitVMの実用性をさらに向上させるためのいくつかの最適化のアイデアを提案します。

1. ZKに基づくOPインタラクションの数を減らす

現在、BitVMは二分法によるチャレンジ応答を採用しており、最悪の場合、約40回のインタラクションが必要で、期間は最大で半年になります。ゼロ知識証明技術を導入することを検討することで、チャレンジの対象を元のアルゴリズムFから検証アルゴリズムVerifyに変えることができ、大幅にチャレンジの回数を減らし、期間を短縮できます。

さらに、ZKフラウドプルーフの構築を探求し、オンデマンドZKプルーフを実現できます。このモデルでは、チャレンジが発生した場合にのみZK証明を生成する必要があり、各状態変化のたびに証明を生成するコストを回避し、楽観的ロールアップの利点を保持します。

2. ビットコインフレンドリーなワンタイムサイン

Lamport署名はBitVMの基本コンポーネントですが、その署名と公開鍵は長いです。Winternitz一次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、署名と公開鍵の長さを約4倍短縮できるため、取引手数料を少なくとも50％削減できます。将来的には、よりコンパクトな一次署名スキームを探索することも可能です。

3. ビットコインフレンドリーなハッシュ関数

ビットコインスクリプトの制限により、ビットコインに優しいハッシュ関数を設計する必要があります。BLAKE3は良い選択肢であり、圧縮関数のラウンド数が少なく、64バイトの入力を処理する際には1回の圧縮関数で済みます。現在、約100KBのビットコインスクリプトがBLAKE3を実装しており、toy版BitVMの構築に使用できます。将来的には、この実装をさらに最適化するか、ビットコインにより適した他のハッシュ関数を探ることができます。

4. スクリプトレススクリプト BitVM

Scriptless Scripts技術は、スマートコントラクトのロジックをオフチェーンで実行することができ、機能の柔軟性、プライバシーの良さ、効率の高さなどの利点があります。この技術をBitVMに導入し、Schnorrマルチシグとアダプタ署名を使用して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を試みることができます。

5. パーミッションレスのマルチパーティーチャレンジ

現在、BitVMは許可制の二者挑戦モデルを採用しており、いくつかの安全上のリスクがあります。許可なしの多者挑戦プロトコルを研究することで、信頼モデルを1-of-nから1-of-N(N>>n)に拡張することができます。これには、魔女攻撃や遅延攻撃などの問題を解決する必要があり、Permissionless Refereed TournamentsやBoLDアルゴリズムなどの関連研究成果を参考にできます。

上記の最適化により、BitVMのパフォーマンスとセキュリティがさらに向上し、ビットコインエコシステムの繁栄と発展に貢献することが期待されます。