MSTR Cat

Блокчейн/Уровень V · Слои/5.2 Другие слои/Урок 6

BitVM и проблема моста

Проверка вычислений без изменения правил

МатериалыWhitepaper BitVM Робина Линуса (2023)Симулятор логических элементов (любой бесплатный онлайн-инструмент)Эксплорер блоков, отображающий скрипты TaprootБлок-эксплорер с визуализацией скриптов Taproot

Любопытство

  1. Как Биткоин может обеспечить исполнение результата произвольного вычисления, не выполняя код ончейн?
  2. Почему игра «вызов — ответ», построенная на скриптах Taproot, позволяет проводить почти тьюринг-полную верификацию без софт-форка?
  3. Каков компромисс в безопасности, если живучесть (liveness) системы зависит от того, что кто-то следит за ней и готов оспорить мошенническое заявление?

Исследование

    Часть IBitVM

  1. Правила консенсуса Биткоина намеренно исключают выполнение произвольного кода. Такая архитектура избавляет от сложных уязвимостей смарт-контрактов, но ограничивает скрипты условиями вроде подписей, мультисига, таймлоков и хешлоков. В октябре 2023 года Робин Линус представил BitVM — протокол, который позволяет выполнять вычисления вне блокчейна, сохраняя возможность проверить итоговый результат ончейн. Он позволяет сторонам заблокировать биткоины в транзакции, расходование которой зависит от внешнего вычисления, выполненного за пределами блокчейна.
  2. Основной механизм воспроизводит логический элемент NAND с помощью существующих опкодов Биткоина: OP_BOOLAND работает как элемент И, а OP_NOT — как элемент НЕ. Поскольку элементы NAND универсальны, построенные из них схемы в принципе могут выразить любое вычисление, и всё это без изменения правил консенсуса. Такой подход переносит вычислительную нагрузку за пределы блокчейна, сохраняя ончейн-безопасность.
  3. Эти сложные последовательности вычислений типа NAND хранятся в виде «листьев» в структуре абстрактного синтаксического дерева с использованием метода Меркла (MAST), применяемом в транзакциях типа Taproot. Это позволяет воспользоваться преимуществами конфиденциальности и эффективности, обеспечиваемыми технологией Taproot, которая была введена в действие в ноябре 2021 года на блоке номер 709,632; благодаря этому сложные скрипты могут оставаться скрытыми до момента их необходимости. Данная структура поддерживает крупные деревья скриптов, необходимые для многоэтапной верификации.
  4. Если доказывающая сторона (prover) заявляет ложный результат вычисления вне блокчейна, проверяющая сторона (verifier) может оспорить его ончейн. Тогда доказывающая сторона обязана ответить на вызов; если какой-либо шаг оказывается несогласованным или доказывающая сторона не отвечает вовремя, проверяющая сторона забирает заблокированные средства. Эта «оптимистичная» модель верификации переносит большую часть работы за пределы блокчейна, а безопасность обеспечивается угрозой спора.
  5. Первая версия работала между двумя сторонами, но BitVM2 (2024) позволяет оспорить заявление любому, приближаясь к permissionless-верификации. Главное применение — мосты с минимальным доверием, в которых заблокированные ончейн биткоины могут быть высвобождены, только если заявленное состояние другой системы действительно.
  6. Основные ограничения — сложная первоначальная настройка, большие объёмы данных вне блокчейна и допущения о живучести (liveness). Кто-то должен активно следить за системой, чтобы вовремя оспаривать мошеннические заявления; если этого никто не сделает, неверное состояние может быть зафиксировано окончательно. Этот компромисс между децентрализацией и операционными издержками определяет нынешние практические границы реализаций BitVM.

    7. Часть IIBitVM и проблема моста

  7. Правила консенсуса Биткоина проверяют подписи и валидность UTXO, но не могут исполнять произвольные офчейн-переходы состояния. Чтобы перевести ценность на второй уровень, нужен мост, который привязывает состояние внешней цепи к Биткоину. Традиционные мосты опираются на федерации подписантов; если большинство сговорится, пользователи теряют средства. Такая централизованная модель доверия противоречит безразрешительной (permissionless) природе Биткоина, поэтому нужны механизмы, снижающие кастодиальный риск без изменения правил консенсуса.
  8. Робин Линус представил BitVM в октябре 2023 года, показав, как произвольные вычисления можно проверять ончейн с помощью оптимистичных игр с оспариванием. Протокол разбивает сложную логику на побитовые операции — а именно на вентили NAND, универсальные для цифровых схем. Эти операции кодируются в структуре MAST транзакции Taproot. Биткоин не исполняет программу целиком; он проверяет корректность отдельных шагов, только если возникает спор.
  9. BitVM исходит из оптимистичного допущения: вычисления считаются корректными, пока не доказано обратное. Если оператор отправляет недопустимый переход состояния, другой участник может представить контрдоказательство и оспорить его. Это смещает модель доверия от доверенной федерации к допущению «честность 1 из n». Чтобы поймать мошенничество, должен существовать хотя бы один честный валидатор. Хотя по сравнению с федерациями риск сговора снижается, кому-то приходится постоянно следить за системой и быть готовым оплатить оспаривание.
  10. Механизм влечёт значительные издержки. Операторы авансируют собственный капитал на выплаты по выводам и возвращают его позже, что замораживает ликвидность. Транзакции оспаривания получаются большими из-за сложности побитовых доказательств и занимают много места в блоке. Кроме того, многие реализации используют фиксированные суммы пега, чтобы упростить управление состоянием, что ограничивает гибкость. Из-за этих ограничений BitVM минимизирует доверие, но не делает систему полностью бездоверительной (trustless): пользователи по-прежнему полагаются на экономические стимулы и техническую корректность протокола оспаривания.
  11. Последние разработки, такие как BitVM2, совершенствуют эти механизмы оспаривания, уменьшая размер транзакций и повышая эффективность. Проекты вроде Citrea строят на этой основе роллапы, добиваясь гарантий безопасности, при которых одна честная сторона может предотвратить мошенничество. Однако проблема моста остаётся: Биткоин не может нативно интерпретировать корни состояния других цепей. Мост — это игра со стимулами, построенная поверх Биткоина, а не то, что сам Биткоин принудительно обеспечивает. Пользователям приходится сопоставлять сниженный риск сговора с возросшей сложностью и требованиями к капиталу.
  12. Изучение транзакции на базе BitVM раскрывает её структуру. Откройте блок-эксплорер и найдите выход Taproot, связанный с роллап-мостом. Taproot скрывает неиспользованные пути скрипта, поэтому раскрывается только фактически потраченный путь; в случае спора этот путь несёт гораздо больше witness-данных, чем простая подпись. Эта ощутимая разница в весе транзакции отражает вычислительные накладные расходы на поддержание оптимистичной безопасности в фиксированном пространстве блоков Биткоина.

Ключевые факты

  • BitVM был представлен Робином Линусом в октябре 2023 года.
  • Он воспроизводит элемент NAND с использованием OP_BOOLAND (И) и OP_NOT (НЕ).
  • Элементы NAND универсальны: из них можно воспроизвести любую другую логическую схему.
  • Последовательности вычислений хранятся в виде листьев в структуре MAST транзакции Taproot.
  • BitVM2 (2024) позволяет любому человеку оспорить результат вычислений, а не только контрагенту.
  • Протокол опирается на допущения о живучести (liveness): оспаривающие стороны должны отслеживать заявления на предмет мошенничества.
  • BitVM, представленный Робином Линусом в октябре 2023 года, позволяет проверять произвольные вычисления с помощью оптимистичных игр с оспариванием.
  • Протокол использует вентили NAND, закодированные в структурах Taproot MAST, для представления универсальных логических схем.
  • Безопасность основана на допущении «честность 1 из n», а не на доверенной федерации подписантов.
  • Операторы мостов должны блокировать или авансировать капитал — это реальные затраты ликвидности.
  • Транзакции оспаривания велики и занимают много места в блоке из-за сложности побитовых доказательств.
  • Мосты с минимизированным доверием снижают риск сговора, но не устраняют зависимость от экономических стимулов и корректности протокола.

Упражнение девять, шесть, три, один

9СобратьПеречислите 9 различных слоев или протоколов, которые строятся на базовом слое Биткоина. Укажите основной механизм, используемый каждым из них для расширения функциональности (например, сайдчейны, каналы состояния, L2).
6СгруппироватьСгруппируйте 9 вариантов в 6 групп по допущениям о доверии: permissionless (без разрешений), федеративное хранение, кастодиальное хранение, оптимистичная верификация, доказательства с нулевым разглашением или гибридная схема.
3Выделить главноеСократите 6 групп до 3 основных компромиссов между безопасностью, децентрализацией и сложностью.
1КристаллизоватьНапишите 1 предложение о том, что BitVM добавляет к возможностям Биткоина и чего это стоит с точки зрения операционных требований.

Проверка фактов

Даты, цифры и утверждения были проверены по приведенным ниже опубликованным источникам.

Открыть в интерактивной академии →

EN PT ES ZH JA KO DE FR MS