BitVM優化方案探索

BitVM作爲一種在比特幣上實現圖靈完備合約的技術方案,具有重要意義。但目前仍處於早期階段,在效率和安全性方面存在一些問題。本文提出幾點優化思路,以進一步提高BitVM的實用性。

1. 基於ZK降低OP交互次數

當前BitVM採用二分法進行挑戰響應,在最壞情況下需要約40輪交互,週期長達半年。可以考慮引入零知識證明技術,讓挑戰的對象從原始算法F變爲驗證算法Verify,從而大幅降低挑戰輪數,縮短週期。

此外,可以探索構建ZK Fraud Proof,實現On-Demand ZK Proof。這種模式下只有在發生挑戰時才需要生成ZK證明,避免了爲每個狀態變化都生成證明的開銷,同時保留了樂觀rollup的優勢。

2. 比特幣友好的一次性籤名

Lamport籤名是BitVM的基礎組件,但其籤名和公鑰較長。可以考慮使用Winternitz一次性籤名方案,在d=15時可將籤名和公鑰長度縮短約4倍,從而將交易費降低至少50%。未來還可探索更緊湊的一次性籤名方案。

3. 比特幣友好的哈希函數

由於比特幣腳本的限制,需要設計一種比特幣友好的哈希函數。BLAKE3是一個不錯的選擇,其壓縮函數輪數較少,且在處理64字節輸入時只需一次壓縮函數。目前已有約100KB的比特幣腳本實現BLAKE3,可用於構建toy版BitVM。未來可進一步優化該實現,或探索其他更適合比特幣的哈希函數。

4. Scriptless Scripts BitVM

Scriptless Scripts技術可以將智能合約邏輯轉移到鏈下執行,具有功能靈活、隱私性好、效率高等優勢。可以嘗試將此技術引入BitVM,使用Schnorr多重籤名和適配器籤名來實現邏輯門承諾,從而節省腳本空間,提高效率。

5. 無需許可的多方挑戰

當前BitVM採用許可制兩方挑戰模式,存在某些安全隱患。可以研究無需許可的多方挑戰協議,將信任模型從1-of-n擴展至1-of-N(N>>n)。這需要解決女巫攻擊和延遲攻擊等問題,可參考相關研究成果如Permissionless Refereed Tournaments和BoLD算法。

通過以上優化,有望進一步提升BitVM的性能和安全性,爲比特幣生態的繁榮發展做出貢獻。