BitVM Optimizasyonu: Bitcoin Ölçeklenebilirliğinin Verimliliğini ve Güvenliğini Artırma

1. Giriş

Bitcoin, merkeziyetsiz, güvenli ve güvenilir bir dijital varlık olarak, uzun vadede ölçeklenebilirlik sorunlarıyla karşı karşıyadır. Bitcoin'in UTXO modeli, sistemin durumsuz olmasına ve karmaşık durum bağımlı hesaplamaların gerçekleştirilmesinin zor olmasına neden olur; bu da Bitcoin üzerinde merkeziyetsiz uygulamalar ve karmaşık finansal araçlar inşa etme kapsamını kısıtlar.

Bitcoin genişleme sorununu çözmek için durum kanalları, yan zincirler, istemci doğrulama gibi teknik çözümler ortaya çıkmıştır, ancak bunların her birinin kendine özgü sınırlamaları bulunmaktadır. Aralık 2023'te, ZeroSync projesinin önerdiği BitVM çözümü dikkat çekmiştir; bu, Bitcoin ağının konsensüsünü değiştirmeden Turing tam sözleşmeleri gerçekleştirme imkanı sunmaktadır.

BitVM, Bitcoin script ve Taproot'un avantajlarından yararlanarak optimistik Rollup'ı gerçekleştirir. Lamport imzaları aracılığıyla iki UTXO arasında bir bağlantı kurarak durumlu Bitcoin script'i sağlar. BitVM, Bitcoin'in potansiyel kullanım alanlarını büyük ölçüde genişletmektedir, ancak hala erken aşamadadır ve verimlilik ile güvenlik açısından bazı sorunlar bulunmaktadır. Bu makalede, BitVM'in verimliliğini ve güvenliğini artırmaya yönelik optimizasyon yönleri ele alınacaktır.

2. BitVM Prensibi

BitVM, Bitcoin'in sözleşme işlevselliğini artırmayı amaçlayan bir off-chain sözleşme çözümüdür. Bitcoin script'ine durum eklemek için Lamport tek seferlik imzasını kullanır ve karmaşık hesaplamaların doğrulanmasını desteklemek için bir meydan okuma-cevap mekanizması benimser.

BitVM'nin ana bileşenleri şunlardır:

• Devre taahhüdü: Programı ikili devreye derlemek ve taahhüt için Taproot adresini kullanmak.
• Zorluklar ve Yanıt: Zorluk-yanıt oyununu gerçekleştirmek için bir dizi işlemi önceden imzalayın.
• Belirsiz ceza: Yanlış beyanlarda bulunan kanıtlayıcılara ceza verilmesi.

3. BitVM optimizasyonu

3.1 ZK'ya dayalı OP etkileşim sayısını azaltma

BitVM'in zorlama sayısını azaltmak ve verimliliği artırmak için sıfır bilgi kanıtı kullanmayı düşünün. Sıfır bilgi kanıtı ile zorlama nesnesini orijinal algoritma F'den doğrulama algoritması Verify'e dönüştürerek zorlama turlarını azaltabilir ve zorlama süresini kısaltabilirsiniz.

Ayrıca, sıfır bilgi kanıtı ve dolandırıcılık kanıtını birleştirerek ZK Dolandırıcılık Kanıtı oluşturmayı ve Talep Üzerine ZK Kanıtı sağlamayı keşfedebilirsiniz. Bu yöntem, yalnızca bir meydan okuma olduğunda ZK Kanıtı üretir, böylece iyimser Rollup tasarımını korurken hesaplama maliyetlerini düşürür.

3.2 Bitcoin dostu tek seferlik imza

Lamport imzası, BitVM'nin temel bileşenidir, ancak imza ve açık anahtar uzunlukları oldukça uzundur. İmza ve açık anahtar uzunluğunu önemli ölçüde azaltabilen Winternitz tek seferlik imza şemasını kullanmayı düşünebilirsiniz, ancak bu durum imza ve doğrulama hesaplama karmaşıklığını artıracaktır.

BitVM'de d=15,v=160,f=ripemd160(x) kullanarak Winternitz tek seferlik imzasını uygulamak, bit taahhüt boyutunu %50 oranında azaltabilir ve böylece işlem maliyetlerini büyük ölçüde düşürebilir. Gelecekte daha kompakt bir tek seferlik imza çözümü üzerinde daha fazla keşif yapılabilir.

3.3 Bitcoin dostu hash fonksiyonu

Bitcoin ağı şu anda OP_CAT'ı desteklemediği için, doğrudan dize birleştirme ve Merkle yol doğrulaması yapılamamaktadır. Merkle dahil etme kanıtı doğrulama işlevini en iyi script boyutu ve script tanık boyutu ile gerçekleştirmek için Bitcoin dostu bir hash fonksiyonu tasarlamak gerekmektedir.

BLAKE3 hash fonksiyonu, optimize edilmiş sıkıştırma fonksiyonları ve Bao ağaç modeli ile potansiyel bir seçimdir. Bitcoin script kullanarak BLAKE3 hash fonksiyonunu uygulamak, BitVM için temel bir versiyon inşa edebilir. Ayrıca, Keccak-256, Grøstl gibi diğer hash fonksiyonlarının Bitcoin script uygulamalarını da keşfetmek mümkündür.

3.4 Scriptless Scripts BitVM

Scriptless Scripts, Schnorr imzaları aracılığıyla zincir dışında akıllı sözleşmeleri yürütmenin bir yöntemidir. Gelişmiş özellikler, artırılmış gizlilik ve verimlilik avantajları sunar.

Scriptless Scripts'ten yararlanarak, Schnorr çoklu imza ve adaptör imzası kullanarak BitVM devrelerindeki mantık kapısı taahhütlerini gerçekleştirmek, böylece script alanını tasarruf etmek ve verimliliği artırmak mümkündür. Gelecekte mevcut çözümlerin geliştirilmesi ve Scriptless Scripts'in belirli BitVM işlev modüllerine entegrasyonunu keşfetmek gerekecektir.

3.5 İzin Gerektirmeyen Çok Taraflı Mücadele

Mevcut BitVM meydan okuma modu yalnızca iki tarafla sınırlıdır ve potansiyel güvenlik riskleri taşımaktadır. İzin gerektirmeyen çok taraflı OP meydan okuma protokollerini araştırmak, BitVM'nin güven modelini 1-of-N(N mevcut n)'den çok daha büyük bir şekilde genişletebilir.

İzinsiz çok taraflı zorlukların gerçekleştirilmesi aşağıdaki sorunların çözülmesini gerektirir:

• Cadı Saldırısı: Tek bir dürüst katılımcının, rakip sayısının logaritmik olarak arttığı bir maliyetle anlaşmazlıkları kazanmasını sağlayan bir anlaşmazlık çözüm algoritması tasarlamak.
• Gecikme saldırısı: Mücadele edenin önceden teminat göstermesini gerektirir ve en kötü durumda gecikmenin üst sınırını sınırlamak için bir algoritma tasarlar.

4. Sonuç

BitVM teknolojisi hâlâ keşif aşamasında, gelecekte Bitcoin'in ölçeklenmesi ve Bitcoin ekosisteminin gelişmesi için daha fazla optimizasyon yönü üzerinde araştırma ve uygulama yapmaya devam edecektir. Verimliliği artırarak, güvenliği güçlendirerek ve fonksiyonları genişleterek, BitVM'in Bitcoin'e daha geniş uygulama senaryoları ve daha güçlü akıllı sözleşme yetenekleri getirmesi bekleniyor.