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BitVM性能最適化の探求:ビットコインスマートコントラクト効率向上の五つの方向性
BitVM最適化の探索
1. はじめに
ビットコインは分散型のデジタル資産として重要な意義を持っていますが、そのスケーラビリティは常に問題となっています。ビットコインのUTXOモデルはシステムを無状態にし、複雑な計算を実行しにくくしています。この問題を解決するために、ステートチャンネル、サイドチェーン、クライアント検証などの技術が登場しましたが、いずれも一定の限界があります。
2023年12月、ZeroSyncプロジェクトはBitVMソリューションを提案しました。これは、ビットコインのコンセンサスを変更することなく、チューリング完全なビットコイン契約を実現することを目的としています。BitVMはビットコインスクリプトとTaproot技術を利用して、オプティミスティックロールアップを実現し、ビットコインのアプリケーションシーンを大幅に拡大しました。
しかし、BitVMはまだ初期段階にあり、効率性と安全性にいくつかの問題があります。この記事では、これらの問題に対するいくつかの最適化のアイデアを提案し、BitVMのパフォーマンスをさらに向上させることを目指します。
2. BitVM のしくみ
BitVMは、Lamportの一回限りの署名を使用して、状態を持つビットコインスクリプトを実現するオフチェーン契約ソリューションです。これは、チャレンジ-レスポンスメカニズムを採用し、オフチェーンで計算を行い、オンチェーンで検証を行います。
BitVMのコアコンポーネントには、
3. BitVM の最適化
3.1 ZKに基づくOPのインタラクション回数の削減
BitVMの挑戦回数を減らし、効率を高めるためにゼロ知識証明を導入できます。原算法ではなくZK証明を検証することで、挑戦周期を大幅に短縮できます。将来的には、挑戦が発生したときのみZK証明を生成するオンデマンドZK証明モデルを探求できます。
3.2 ビットコインフレンドリーなワンタイムサイン
Winternitz一次性署名スキームを使用してLamport署名を置き換えることで、署名と公開鍵の長さを短縮することができます。BitVMでは、適切なパラメータのWinternitz署名を使用することで、取引手数料を少なくとも50%削減できます。
3.3 ビットコインフレンドリーなハッシュ関数
BLAKE3ハッシュ関数に基づいて、Merkle包含証明の検証をサポートするビットコインフレンドリーなハッシュ実装を設計できます。BLAKE3の特性は、ビットコインスクリプトでの実装に適しており、必要なオンチェーンデータを大幅に削減できます。
3.4 スクリプトなしスクリプト BitVM
Scriptless Scripts技術を利用して、Schnorrマルチシグネチャとアダプタ署名を使用し、BitVMの論理ゲートコミットメントを実現することで、スクリプトスペースを節約し、効率を向上させることができます。
3.5 許可不要のマルチパーティーチャレンジ
許可なしに複数のOPチャレンジプロトコルを研究し、BitVMの信頼モデルをより広い範囲に拡張できます。ウィッチ攻撃や遅延攻撃などの問題を解決し、適切なステーキングとペナルティメカニズムを設計する必要があります。
4. 結論
BitVM技術はまだ初期段階にあり、将来的には大きな最適化の余地があります。上記の最適化方向の探索と実践を通じて、BitVMの性能をさらに向上させ、ビットコインのスケーラビリティとエコシステムの繁栄に貢献することが期待されます。