Blockchain/Tahap IV · Kedalaman protokol/4.2 Naik taraf/Pelajaran 6
Sempadan baharu kriptografi: penyulitan saksi dan PIPEs
Menyimpan kunci di dalam bukti apabila opcode tidak kunjung tiba
BahanSalinan BIP-119 dan BIP-347Akses kepada block explorer dengan keupayaan nyahpepijat skripBuku nota untuk menjejak status cadanganSalinan IACR ePrint 2026/186
Ingin tahu
- Mengapa Bitcoin boleh mengesahkan tandatangan tetapi tidak dapat mengehadkan ke mana syiling yang terhasil akan pergi seterusnya?
- Apakah kos untuk membuktikan bahawa anda mengetahui sesuatu rahsia tanpa mendedahkan rahsia itu sendiri?
- Bagaimanakah protokol mengekalkan keselamatan apabila peraturan asasnya kekal statik dan tidak boleh diubah?
Teroka
- Bitcoin Script sengaja dihadkan. Ia boleh mengesahkan bahawa tandatangan sepadan dengan kunci awam, tetapi tidak dapat memeriksa destinasi syiling selepas dibelanjakan. Sekatan ini mengekalkan Script ringkas dan boleh diramal. Namun, ia juga menghalang reka bentuk tertentu di mana syarat perbelanjaan bergantung pada struktur transaksi masa depan.
- Cadangan Jeremy Rubin untuk OP_CHECKTEMPLATEVERIFY (BIP-119) menangani jurang ini. Opcode ini akan membolehkan skrip mensyaratkan transaksi yang membelanjakannya sepadan dengan templat yang telah dikomit, sekali gus menetapkan outputnya dan beberapa medan lain. Ini membolehkan covenant tidak rekursif: peraturan tentang ke mana syiling boleh pergi seterusnya, seperti mengunci dana ke dalam vault atau mengehadkan laluan penebusan. Ia masih belum diaktifkan dan terus menjadi bahan perdebatan dalam komuniti Bitcoin.
- Satu cadangan berasingan, OP_CAT (BIP-347), memberi tumpuan kepada penggabungan data pada stack dan bukannya mengenakan sekatan destinasi secara langsung, walaupun apabila digabungkan dengan tandatangan Schnorr ia juga boleh membolehkan covenant. Operasi mudah ini membolehkan binaan kriptografi yang kompleks, termasuk tandatangan pokok (tree signatures) yang menyatakan polisi multisignature yang sangat besar secara padat. Ia juga memudahkan tandatangan Lamport yang tahan pasca-kuantum dengan membenarkan hash dan nilai dimanipulasi secara langsung dalam enjin skrip.
- Selain opcode baharu, penyelidikan meneroka penyulitan saksi (witness encryption) sebagai laluan alternatif ke arah kebolehprograman. Penyulitan saksi membolehkan penghantar mengunci data supaya hanya seseorang yang dapat membuktikan pemilikan rahsia tertentu (saksi) boleh membukanya. Secara teori, ini boleh membolehkan kunci bitcoin didedahkan hanya selepas sesuatu pernyataan dibuktikan, tanpa memerlukan rangkaian mengesahkan pengiraan itu secara langsung.
- Binaan awal penyulitan saksi wujud dalam literatur akademik tetapi masih tidak praktikal untuk digunakan pada Bitcoin. Belum ada binaan praktikal untuk pernyataan umum: skema yang diketahui bersaiz sangat besar dan bergantung pada andaian kriptografi yang belum dipercayai secara meluas. Walaupun asas teorinya kukuh, jurang kejuruteraan antara bukti konsep dengan protokol yang sedia untuk pengeluaran masih besar.
- Kompromi ini jelas: covenant menambah keupayaan ekspresif tetapi memperkenalkan peraturan konsensus baharu yang memerlukan semakan teliti; penyulitan saksi menambah privasi dan fleksibiliti tetapi mengenakan kos storan dan pengiraan yang berat. Kedua-dua pendekatan berusaha meluaskan keupayaan Bitcoin tanpa meninggalkan model keselamatan terasnya, iaitu pengeluaran yang tetap dan boleh diramal serta kuasa skrip yang terhad.
- Shielded Bitcoin, yang diperincikan dalam pelajaran sebelum ini, mengendalikan pemindahan peribadi dalam sistem notanya sendiri. Ia meletakkan peg-in dan peg-out di luar skop: cara memindahkan nilai daripada Bitcoin biasa yang telus ke dalam lapisan terlindung, dan kembali semula. Pelan reka bentuk bagi jambatan ini bergantung pada mekanisme yang dipanggil penyulitan saksi (witness encryption), khususnya Bitcoin PIPEs v2 (IACR ePrint 2026/186, Februari 2026).
- Penyulitan saksi mengunci data di sebalik satu pernyataan matematik. Dalam konteks ini, kunci peribadi Bitcoin disulitkan sedemikian rupa sehingga ia hanya boleh dinyahsulit jika seseorang mengemukakan saksi (witness) yang sah—bukti bahawa pernyataan itu benar. Teks sifer diterbitkan di luar rantaian (off-chain), dan kunci di dalamnya kekal tidak dapat diakses oleh sesiapa yang tidak mampu menghasilkan saksi yang sepadan.
- Mekanisme ini mengalihkan kebolehprograman daripada konsensus kepada kriptografi. Daripada memerlukan opcode baharu atau soft fork untuk menguatkuasakan syarat perbelanjaan yang kompleks, logiknya berada sepenuhnya dalam skema penyulitan. Sesiapa yang mengemukakan saksi yang sah, seperti bukti SNARK, dapat memulihkan kunci peribadi dan membelanjakan syiling menggunakan tandatangan Schnorr biasa. Bagi peraturan konsensus Bitcoin, ini hanyalah transaksi standard; kerumitannya tidak kelihatan.
- Pendekatan ini boleh meniru sekatan gaya covenant, seperti CheckTemplateVerify atau mekanisme vault, tanpa mengubah protokol. Syarat-syarat itu dikuatkuasakan oleh ketidakupayaan untuk menyahsulit kunci melainkan kriteria tertentu dipenuhi dalam saksi. Ia menawarkan laluan ke arah syarat perbelanjaan lanjutan yang kekal serasi dengan peraturan pengesahan sedia ada Bitcoin, dengan syarat kriptografi asasnya kekal kukuh.
- Halangan utama ialah skala. Kertas Februari 2026 menganggarkan setiap teks sifer bersaiz kira-kira 338 terabait; kerja terkemudian oleh para penulis mendakwa kira-kira 10 terabait, yang masih tidak praktikal untuk disimpan dan diedarkan. Belum ada pelaksanaan, jadi angka-angka ini hanyalah anggaran, dan sama ada PIPEs boleh dilaksanakan sama sekali masih menjadi persoalan penyelidikan yang terbuka.
- Ini masih berada pada fasa penyelidikan, bukan ciri yang telah dilaksanakan. Tiada tarikh pelaksanaan, dan angka saiz yang bercanggah menonjolkan ketidakpastian dalam bidang ini. Selagi teks sifer tidak mengecil dengan secukupnya, penyulitan saksi berperanan sebagai jambatan teori antara lejar telus Bitcoin dan komitmen kriptografi yang kompleks, bukannya alat yang boleh digunakan oleh pengguna.
Bahagian ISempadan kriptografi: covenant dan penyulitan saksi (witness encryption)
Bahagian IIMemasukkan dan mengeluarkan bitcoin: PIPEs dan penyulitan saksi
Fakta utama
- OP_CHECKTEMPLATEVERIFY (BIP-119) mencadangkan mekanisme covenant untuk mengehadkan destinasi syiling pada masa hadapan.
- OP_CAT (BIP-347) membolehkan penggabungan data pada stack, menyokong tandatangan pokok dan tandatangan berasaskan hash (Lamport).
- Penyulitan saksi mengunci data di sebalik bukti pemilikan saksi rahsia tanpa mendedahkan rahsia tersebut.
- Belum wujud binaan penyulitan saksi yang praktikal untuk pernyataan umum.
- Covenant kekal sebagai cadangan yang belum diaktifkan dan tertakluk kepada perdebatan konsensus.
- Batasan Bitcoin Script menghalang banyak kelas serangan secara reka bentuk.
- Bitcoin PIPEs v2 menggunakan penyulitan saksi untuk mengunci kunci peribadi di sebalik pernyataan matematik.
- Untuk memulihkan kunci, saksi yang sah perlu dikemukakan, seperti bukti SNARK.
- Perbelanjaan dilakukan melalui tandatangan Schnorr biasa setelah kunci dipulihkan.
- Mekanisme ini meniru covenant tanpa memerlukan opcode baharu atau soft fork.
- Anggaran saiz teks sifer menurun daripada kira-kira 338 TB (kertas) kepada kira-kira 10 TB (dakwaan terkemudian), namun masih tidak praktikal.
- Rancangan peg-in dan peg-out Shielded Bitcoin bergantung pada infrastruktur penyulitan saksi ini.
Latihan sembilan, enam, tiga, satu
9KumpulSenaraikan 9 kekangan atau ciri teknikal Bitcoin Script yang menentukan kemampuan dan batasan semasanya.
6KelompokkanKumpulkan 9 tersebut kepada 6 berdasarkan apa yang masing-masing memungkinkan atau menghalang.
3SaringKurangkan 6 kumpulan tersebut kepada 3 sebab utama mengapa meluaskan Bitcoin Script sukar walaupun manfaat teorinya jelas.
1KristalkanTulis 1 ayat tentang ketegangan asas antara menambah keupayaan pengaturcaraan dan mengekalkan kestabilan konsensus dalam sistem terdesentralisasi.
Semakan fakta
Tarikh, angka dan dakwaan telah disemak berbanding dengan sumber yang diterbitkan yang disenaraikan di bawah.
- J. Rubin, BIP-119: OP_CHECKTEMPLATEVERIFY (2020)
- E. Heilman & A. Sabouri, BIP-347: OP_CAT in Tapscript (2024)
- S. Garg, C. Gentry, A. Sahai & B. Waters, 'Witness Encryption and its Applications' (STOC 2013)
- bitcoin-dev mailing list archives
- Abdalla, Carmer, El Gebali, Kilinc Alper, Komarov et al., 'Bitcoin PIPEs v2' (IACR ePrint 2026/186, February 2026)
- Shikhelman, Komarov & Moskvin, 'Shielded Bitcoin' ([alloc] init, September 2026)
- S. Garg et al., 'Witness Encryption and its Applications' (2013)