IOSG: Akankah BitVM menghadirkan awal kemampuan program Bitcoin?

Question

Ucapan Terima Kasih: Terima kasih kepada Momir dan Xinshu atas revisi berharga mereka terhadap artikel ini.

TL;DR:

Perubahan pada Bitcoin Core sering kali menemui penolakan karena: a) preferensi terhadap Bitcoin sebagai penyimpan nilai dibandingkan sebagai mata uang. b) Menghargai stabilitas dan prediktabilitas dibandingkan inovasi yang cepat. c) Sulit untuk membangun konsensus dalam komunitas yang beragam.
Banyak proyek mengklaim memiliki cara untuk memecahkan masalah skalabilitas Bitcoin tanpa memerlukan perubahan pada rantai Bitcoin itu sendiri. Baru-baru ini kita telah menyaksikan hiperinflasi pada Bitcoin “L2s”.
Meskipun banyak klaim yang hanya menyesatkan pemasaran, kami juga mengenali paradigma komputasi baru yang dapat menghadirkan kemampuan program pada Bitcoin – BitVM.
Solusi penskalaan terbaik yang dapat didukung BitVM mendekati asumsi keamanan tipe OP-Rollup (walaupun dengan beberapa pertimbangan tambahan).
Keberhasilan BitVM dan inisiatif serupa bergantung pada kelayakan teknis, dukungan komunitas, dan diferensiasi dari proyek “yang dipasarkan secara berlebihan” lainnya.

Bitcoin dibangun sebagai blockchain transaksional, dan bahasa skripnya sengaja dibuat tanpa kewarganegaraan untuk meminimalkan permukaan serangan dan memastikan keamanan jaringan. Karena kurangnya kelengkapan Turing, tidak mungkin untuk secara langsung memperkenalkan kontrak pintar di blockchain, kecuali dengan melakukan forking dan meningkatkan Bitcoin Core.

Komunitas Bitcoin tradisional menolak perubahan karena alasan berikut:

Narasinya lebih berfokus pada penyimpan nilai dibandingkan mata uang yang beredar: Komunitas Bitcoin sengaja berfokus pada pemeliharaan jaringan sebagai sistem pembayaran peer-to-peer, dengan memprioritaskan keamanan dan desentralisasi dibandingkan perkembangan pesat. Seperti yang dikatakan oleh Bitcoiner Michael Saylor, “Tidak ada seorang pun yang mencoba membeli secangkir kopi dengan sebagian kecil dari bangunan yang mereka miliki di Fifth Avenue.” Kutipan ini mencerminkan komitmen komunitas terhadap Bitcoin sebagai penyimpan nilai. .
Stabilitas sistem mengalahkan inovasi: Agar suatu aset dianggap sebagai penyimpan nilai yang unggul, prediktabilitas sangatlah penting. Misalnya, meskipun jaringan hanya memiliki 10 pemutakhiran besar, dan setiap pemutakhiran memiliki tingkat keberhasilan 90%, kemungkinan terjadinya kegagalan adalah sekitar 65%! Menurut teori kecelakaan normal: “Dalam sistem yang kompleks, kita dapat memperkirakan bahwa faktor-faktor kecil yang biasanya diabaikan terkadang akan menyebabkan peristiwa besar secara kebetulan.” Oleh karena itu, tujuan komunitas Bitcoin adalah selalu mengurangi jalur menuju potensi kesalahan. .
Komunitas Beragam: Banyak pemegang Bitcoin memahami Bitcoin dari sudut pandang berbeda dan menghargainya karena alasan berbeda. Mencapai konsensus dalam komunitas yang beragam dan terdesentralisasi pada dasarnya merupakan sebuah tantangan, sehingga semakin memperlambat laju inovasi. Untuk menggambarkan keragaman komunitas Bitcoin, lihatlah reaksi komunitas terhadap Prasasti dan Tata Cara. Sementara sebagian komunitas Bitcoin merayakan keberhasilan angka urut sebagai momen CryptoKitties Bitcoin, sebagian komunitas lainnya percaya bahwa ini adalah kerentanan yang harus ditambal.

1. Ekspansi cepat dari rencana ekspansi Bitcoin

Mengingat hal di atas, mengapa tiba-tiba ada banyak solusi “L2” baru untuk Bitcoin?

Baru-baru ini, kami telah mengamati perkembangan solusi “L2” untuk Bitcoin (menurut laporan, sudah ada lebih dari 50 solusi!), namun komunitas telah mengeksplorasi metode skalabilitas yang berbeda selama bertahun-tahun:

Sidechain seperti Stacks menyediakan kemampuan kontrak pintar dan beragam aplikasi. Meskipun mereka memiliki mekanisme konsensus independen, mekanisme ini sulit untuk diterima secara luas.
Proyek verifikasi klien seperti RGB menggunakan model UTXO dari jaringan utama untuk melakukan transaksi off-chain yang lebih kompleks, namun interaksinya dengan jaringan utama Bitcoin kurang stabil.
Saluran negara seperti Lightning Network terkait erat dengan pengembang inti Bitcoin dan dipandang sebagai metode penskalaan yang lebih ortodoks.

Solusi ekspansi BTC generasi pertama

Hal baru apa yang dihasilkan oleh metode penskalaan terkini dibandingkan dengan solusi yang sudah ada? Menurut pendapat kami, inovasi yang paling menarik datang dari program coding selain Bitcoin (melalui BitVM) dan staking BTC yang tidak dapat dipercaya (misalnya Babylon). Artikel ini akan fokus terutama pada yang pertama.

2. BitVM - Ikhtisar

Untuk menjelaskan apa itu BitVM, pertama-tama kita harus memperkenalkan Primitif yang memungkinkan dan menginspirasinya - peningkatan Bitcoin Taproot.

Taproot adalah peningkatan besar pada protokol Bitcoin, diaktifkan pada November 2021. Dengan Taproot, hash skrip harus dikomit secara on-chain secara default. Ketika jalur skrip tertentu dijalankan, hanya skrip pada jalur tersebut yang dikirimkan ke rantai. Hal ini tidak hanya meningkatkan efisiensi (ukuran transaksi tidak bertambah seiring dengan ukuran skrip), namun juga meningkatkan privasi (hanya jalur transaksi yang diekspos, bukan keseluruhan skrip).

Menyadari peluang besar yang dibuka oleh peningkatan Taproot, Robin Linus memelopori BitVM, sebuah inovasi inovatif dalam ekosistem Bitcoin.

BitVM adalah paradigma komputasi yang memanfaatkan peningkatan Taproot untuk memfasilitasi implementasi kontrak lengkap Turing pada Bitcoin tanpa mengubah aturan konsensus jaringan. Hal ini memungkinkan verifikasi (bukan eksekusi) komputasi, mirip dengan Optimistic Rollup.

BitVM meminimalkan jejak on-chain dengan mengirimkan program ke alamat Taproot sambil mengaktifkan komputasi off-chain kompleks yang hanya memerlukan eksekusi on-chain jika terjadi perselisihan.

Prosesnya melibatkan pengiriman sirkuit biner program pada alamat Taproot dan memverifikasinya menggunakan mekanisme tantangan-respons. Ringkasnya, BitVM mengimplementasikan kontrak Bitcoin lengkap Turing, yang terpenting:

*BitVM tidak memerlukan fork atau perubahan apa pun pada protokol Bitcoin. *BitVM tidak akan membebani blockchain Bitcoin karena perhitungannya tidak dilakukan pada Bitcoin, namun hanya diverifikasi menggunakan jaringan Bitcoin jika terjadi perselisihan (Dispute).

Membangun Sirkuit Biner di Bitcoin

Konstruksi rangkaian biner adalah metode untuk merepresentasikan komputasi atau program menggunakan gerbang logika biner (seperti AND, OR, NOT), yang mampu menjalankan fungsi komputasi apa pun.

BitVM seperti menerjemahkan simulasi kompleks arus yang mengalir melalui gerbang logika chip komputer (struktur kecil yang menentukan apakah suatu sinyal lewat, hidup atau mati, hidup atau mati, tergantung pada ada atau tidaknya arus), ke dalam bahasa Bitcoin. .

Pada dasarnya, program komputer apa pun, mulai dari game hingga sistem operasi Linux lengkap, adalah hasil dari susunan gerbang logika yang rumit, dan semua benda digital pada dasarnya didasarkan pada bilangan biner - 0 dan 1. Dengan menggabungkan bilangan biner ini dengan gerbang logika seperti gerbang AND dan NOT, kami membuat berbagai rangkaian, termasuk unit logika aritmatika (ALU) dan sistem memori. Teknologi mendasar ini memungkinkan kita menulis dan menjalankan program untuk melakukan berbagai tugas.

Sumber: Melangkah Melalui Gerbang Logika; gerbang logika dasar (F mewakili 0, T mewakili 1)

Premis BitVM adalah menggunakan Bitcoin Script untuk melakukan komputasi off-chain (mengirimkan hash terhitung ke alamat Taproot) dengan mendekonstruksi program apa pun menjadi kombinasi sirkuit biner dan mengaktifkan verifikasi eksekusi. Skrip Bitcoin disertakan, tetapi skripnya itu sendiri tidak melakukan seluruh logika perhitungan.

Bitcoin Script menerapkan komitmen nilai bit, yang sangat penting untuk dapat menunjukkan dan menghukum ketidakjelasan. Ini menerapkan kekekalan karena memungkinkan individu untuk menyampaikan nilai-nilai yang tidak dapat diubah oleh orang lain.

Metode ini melibatkan penggunaan dua hash untuk mewakili setiap bit masukan: satu hash untuk angka 0 dan satu lagi untuk angka 1. Ketika seseorang ingin menjalankan suatu program, mereka menampilkan gambar awal untuk menunjukkan masukan. Apakah nilainya akan dikonversi menjadi 0 atau 1 ditentukan dengan membandingkan hash dari preimage dengan dua hash yang mewakili 0 dan 1.

Apabila input dan output tidak sesuai maka validator berhak menghukum penyedia dengan menyita dana penyedia.

Mekanisme Respons Tantangan

Verifikasi biasanya dilakukan secara off-chain, dengan asumsi optimis bahwa pembuktinya jujur. Jika terjadi perselisihan, prosesnya berjalan secara on-chain dan putaran tantangan-respons dimulai. Mekanisme ini memastikan bahwa perhitungan dan verifikasi dapat dilakukan secara efisien dan hemat biaya dalam banyak kasus, dengan keputusan akhir memanfaatkan kekekalan dan transparansi blockchain hanya ketika terjadi perselisihan.

Dinamika mekanisme tantangan-respons di BitVM melibatkan sistem di mana peserta (seperti Vicky dan Paul) menjalani proses verifikasi melalui eksekusi program di blockchain. Saat kontroversi muncul, Vicky menantang Paul untuk membuktikan kebenaran pelaksanaan programnya.

Vicky memilih gerbang logika dari rangkaian biner dan Paul membuka gerbang tersebut dengan mengungkapkan input dan output. Proses ini berulang hingga ambiguitas terkonfirmasi atau Vicky kehabisan kemungkinan tantangan lebih lanjut. Ketidakjelasan berarti Paul mengklaim bahwa input tertentu X adalah 0 ketika satu gerbang logika dibuka, namun bernilai 1 ketika gerbang logika lain dibuka.

Paul perlu mengamankan bukti klaimnya dengan menyetorkan dana ke alamat yang merespons menggunakan transaksi yang telah ditandatangani sebelumnya. Transaksi ini menciptakan rantai yang memungkinkan dana berpindah antara alamat tantangan dan respons berdasarkan interaksi yang sedang berlangsung.

Dana dari alamat yang merespons dapat mengalir melalui berbagai jalur tergantung pada hasil tantangannya:

Jika Vicky menghentikan tantangan, dengan menunjukkan penerimaan bukti Paul, Paul pada akhirnya akan mendapatkan kembali dana setelah jangka waktu tertentu.
Vicky dapat mengklaim dana tersebut jika dia membuktikan bahwa Paul tidak konsisten dalam eksekusinya (terjadi keragu-raguan).
Jika Vicky mencurigai ada bagian lain dari eksekusi yang salah, dia dapat memulai tantangan lain untuk memindahkan dana ke alamat tanggapan berikutnya. Untuk melakukan ini, dia harus mengungkapkan gambaran awal dari tapleaf tertentu, yang kemudian perlu digunakan Paul untuk membuka kunci dana dan membuktikan kebenarannya dalam waktu yang terbatas.

Sistem ini menyediakan kerangka kerja yang solid dan transparan untuk penyelesaian sengketa dan pelaksanaan proses verifikasi di blockchain. Dengan memasukkan insentif keuangan, hal ini mendorong kelengkapan dan akurasi dalam pelaksanaan dan pencatatan hasil program. Awalnya, desain tersebut mendukung mekanisme respons tantangan dua pihak. Namun, seperti yang akan kami tunjukkan nanti, kontributor BitVM telah menemukan solusi yang memungkinkan banyak aktor untuk berpartisipasi sebagai penantang.

Biseksi: Meningkatkan efisiensi penyelesaian sengketa

Untuk meningkatkan efisiensi verifikasi on-chain, verifikator dapat memanfaatkan bisection, sebuah metode pencarian yang efisien pada gerbang logika yang telah dikirimkan sebelumnya untuk menemukan gerbang logika yang harus ditantang. Metode ini lebih baik daripada acak. Proses tantangan telah ditingkatkan secara signifikan . Dengan membagi ruang masalah menjadi dua, partisi memungkinkan validator dengan cepat mempersempit cakupan potensi kesalahan, sehingga mengurangi langkah dan waktu yang diperlukan untuk menyelesaikan perselisihan. Metode ini memberikan jalur yang lebih efisien dan langsung ketika menangani proses verifikasi yang kompleks, terutama ketika lokasi kesalahan perlu ditentukan secara akurat.

Di bawah ini, kami menggunakan contoh sederhana untuk mengilustrasikan cara kerja metode segmentasi:

Paul dan Vicky sedang mengerjakan soal matematika, Soalnya adalah menghitung ((1+2)+(3+4))+((5+6)+(7+8)).

Cara yang benar untuk menyelesaikan perhitungan ini adalah ((1+2)+(3+4))+((5+6)+(7+8)) = (3+7)+(11+15) = 10+ 26 =36.

Jawaban yang Paulus berikan adalah 35, karena cara perhitungannya adalah ((1+2)+(3+4))+((5+6)+(7+8)) = (2+7)+( 11+15 ) = 9+26 = 35.

Ketika Vicky menantang Paul, dia hanya perlu menantang perhitungan yang melibatkan bagian pertama dari perhitungan (yaitu membuka gerbang logika) karena mereka setuju bahwa bagian kedua dari perhitungan itu akurat ((5+6)+(7+8) ) = 26 .

3. Gunakan BitVM untuk membangun jembatan kepercayaan minimum (Trust-Minimized Bridge)

Implementasi praktis pertama dari BitVM kemungkinan besar adalah program yang mewakili jembatan kepercayaan minimum Bitcoin. Dengan menganalisis detail implementasi jembatan, kita dapat lebih memahami kompleksitas tambahan dalam implementasi program BitVM. Di bawah ini kami merangkum usulan salah satu pendiri BoB, Alexei Zamyatin.

Pertama, perlu dibuat metode yang memungkinkan node penuh Bitcoin mengoperasikan program jembatan sidechain hanya dengan menggunakan skrip Bitcoin, termasuk klien ringan sidechain.

Kemudian, jaringan federasi/multi-sig perlu dibentuk untuk memfasilitasi transfer BTC dan menjalankan permainan respons tantangan. Aliansi harus berkomitmen untuk menjalankan program jembatan sebagai bagian dari pengaturan BitVM.

Kompleksitas pengaturan awal aliansi meningkat secara kuadrat seiring bertambahnya jumlah anggota. Karena setiap anggota aliansi harus berinteraksi dengan setiap anggota lainnya, terdapat batas atas tertentu pada ukuran aliansi. Para peneliti berspekulasi bahwa N= 100 layak dilakukan.

Berbeda dengan OP Rollup yang tidak memiliki batasan ukuran N, skema ini memberikan jaminan keamanan yang lebih lemah. Namun, solusi kerja yang diusulkan ini kemungkinan besar akan mencakup rotasi anggota aliansi sedemikian rupa sehingga N akan jauh lebih besar dari 100 dalam jangka waktu yang lebih lama. Selama salah satu dari 100 member itu jujur, maka depositnya tetap aman. Dengan asumsi ada aktor jahat, mereka dapat ditantang kapan saja dalam rantai tersebut, dan jika terbukti curang, mereka dapat dilarang dari aliansi.

Kapan saja, aliansi memiliki operator (Operator) yang bertanggung jawab untuk mengelola penyetoran dan penarikan serta memverifikasi status sidechain. Baik operator maupun menara pengawas diharuskan menyerahkan jaminan untuk memberi insentif pada perilaku yang benar dan mencegah tantangan yang salah.

Alasan lain mengapa skema ini tidak memenuhi definisi konvolusi yang paling ketat adalah karena pengguna tidak dapat keluar dari sidechain secara sepihak, namun harus meminta penarikan dari aliansi yang beroperasi dengan asumsi keamanan 1/N.

4. BitVM v2: Bisakah BitVM mendukung verifikasi tanpa izin (Verifikasi Tanpa Izin)?

Pada tanggal 25 Maret, Robin Linus memperkenalkan BitVM v2. Perubahan utama dalam proposal BitVM v2 adalah bahwa pembuktian perlu mengirimkan status keluaran dan semua hasil antara sekaligus, alih-alih membuka gerbang logika satu per satu selama proses verifikasi tantangan seperti v1. Dengan perubahan ini, BitVM memastikan bahwa setiap tantangan terhadap komitmen ini harus didukung oleh bukti kriptografi. Mekanisme ini menyaring tantangan spam yang tidak beralasan karena pihak yang menantang harus memberikan bukti kriptografi khusus untuk membantah pembuktiannya.

Dengan mengizinkan partisipasi tak terbatas dalam proses verifikasi dan tantangan, BitVM 2 memperluas jaminan keamanannya melampaui batasan federasi multi-tanda tangan dan membawa BitVM lebih dekat ke asumsi keamanan konvolusi optimis.

Namun, jembatan tersebut masih perlu difasilitasi oleh multi-tanda tangan konsorsium, yang berarti anggota konsorsium dapat menyebabkan masalah keaktifan dan, dalam skenario terburuk, berupaya meminta tebusan kepada pengguna untuk mencairkan dana mereka. Ini adalah asumsi keamanan tambahan yang tidak ada untuk konvolusi optimis, karena dalam konvolusi optimis pengguna dapat keluar ke L1 tanpa persetujuan perantara apa pun.

Asumsi keamanan tambahan pada rantai dasar

5. Keterbatasan BitVM

Seperti yang telah kita bahas di atas, hal terbaik yang dapat ditawarkan BitVM adalah mendekati asumsi keamanan konvolusi optimis. Selain kompleksitas pengelolaan konsorsium yang bertanggung jawab untuk mengasuransikan simpanan dan masalah keaktifannya, beberapa kompleksitas tambahan yang unik untuk BitVM meliputi:

Meskipun BitVM secara teoritis mampu menjalankan program off-chain yang kompleks, dalam praktiknya, seiring dengan meningkatnya kompleksitas program off-chain ini, biaya yang terkait dengan pelaksanaan bukti penipuan pada Bitcoin meningkat dengan cepat. Program yang terlalu besar mungkin memerlukan banyak blok untuk dijalankan, sehingga semakin memperumit prosesnya.
Kumpulan penambangan dengan hashrate mayoritas dapat mencuri dari BitVM (mirip dengan masalah Lightning Network) karena mereka dapat berkolusi untuk menyensor bukti penantang, atau pihak jahat dapat menyuap mereka untuk mengabaikan penantang.
Karena sifat interaktif dari bukti BitVM, pembukti jahat dapat memanipulasi sistem dan mencuri dari validator. Serangan tersebut dapat dibangun berdasarkan asumsi berikut:
Pembukti memulai urutan verifikasi dengan memulai transaksi
Verifikator yang meragukan keabsahan perilaku pihak yang membuktikan akan memulai tantangan yang mencakup biaya respons yang dibayarkan kepada pihak yang membuktikan
Pembuktian memilih untuk memungut biaya sambil mengabaikan tantangan dan tidak memenuhi perannya dalam proses verifikasi
Terakhir, BitVM saat ini merupakan kerangka konseptual dan konsep komputer virtual yang hampir tidak dapat melakukan operasi apa pun. “Konvolusi” BitVM masih jauh dari tingkat aplikasi. Perkiraan optimis adalah kita mungkin melihat beberapa program BitVM mulai digunakan pada awal tahun 2025. Risiko teknis penerapan BitVM juga tidak dapat dianggap remeh.

6. Kesimpulan

Mengingat penilaian solusi penskalaan Ethereum, yang saat ini menyumbang sekitar 15-20% dari kapitalisasi pasar Ethereum – potensi kapitalisasi pasar dari solusi lapisan kedua Bitcoin bisa sangat besar.

Meskipun BitVM masih dalam tahap awal - pada dasarnya merupakan konsep komputer virtual yang belum selesai - BitVM telah menarik banyak minat dan pengumuman dari berbagai proyek yang ingin memanfaatkan potensinya. Banyak proyek yang tidak berafiliasi dengan tim BitVM berusaha keras untuk membuat pengumuman besar dengan harapan dapat mengukir ceruk dalam apa yang mereka lihat sebagai terobosan baru yang menjanjikan untuk Bitcoin. Namun, pengamatan lebih dekat mengungkapkan kenyataan yang lebih serius: **Akun GitHub BitVM hanya memiliki segelintir kontributor, dan hanya segelintir proyek ‘L2’ Bitcoin yang benar-benar berpartisipasi dalam grup Telegram BitVM Builders. **

Prinsip utama yang harus dipatuhi oleh setiap solusi skalabilitas untuk Bitcoin adalah bahwa arsitektur inti Bitcoin tidak boleh berubah (sesuai dengan Prinsip Prediktabilitas). BitVM menganut prinsip ini dan menjadi solusi pionir pertama yang menyediakan lapisan yang dapat diprogram di atas Bitcoin tanpa mengubah intinya.

Artikel ini ditulis pada tahap awal pengembangan BitVM, dan mengingat perkembangannya yang pesat, informasi di sini mungkin akan cepat ketinggalan zaman. Misalnya, hingga saat ini, gagasan untuk menerapkan konvolusi ZK pada Bitcoin tampak seperti sebuah kastil di udara karena kemampuan mendasar yang diperlukan—seperti kemampuan Bitcoin untuk memverifikasi bukti ZK—tidak ada. Namun, baru-baru ini para peneliti BitVM membagikan kemajuan dalam skrip Bitcoin yang dapat mengarah pada penerapan validator STARK pada Bitcoin.

Penerapan solusi penskalaan Bitcoin lebih dari sekadar tantangan teknis; hal ini mencakup faktor-faktor seperti dukungan komunitas, pengalaman pengguna, dan waktu. Meskipun kondisi saat ini menawarkan peluang unik bagi inovasi-inovasi ini, inflasi yang cepat dalam jumlah proyek dan risiko signifikan yang ditimbulkan oleh klaim dan pemasaran yang menyesatkan dapat melemahkan prospek proyek-proyek yang lebih sah.

Ketika ekosistem berada di persimpangan jalan ini, pertanyaan tentang apakah solusi penskalaan Bitcoin dapat meniru kesuksesan Ethereum tidak hanya bersifat teknis, namun berakar kuat pada dinamika yang lebih luas dari komunitas blockchain. Bagaimanapun, komunitas inti Ethereum telah memilih L2 sebagai bagian penting dari peta jalan penskalaan Ethereum, sementara hal yang sama belum berlaku untuk komunitas Bitcoin.

Referensi

“Bitcoin Terdengar.” Diakses 26 Februari 2024.
“BitVM.” Diakses 26 Februari 2024.
“BitVM: Alat untuk Kontrak yang Lebih Cerdas - Super Testnet - Satsconf 2023 - YouTube.” Diakses 26 Februari 2024._txmJYxA. *Linus, Robin. “BitVM: Hitung Apa Pun di Bitcoin,” nd
“Apa itu BitVM? Dengan Robin Linus dan Super Testnet (SLP520) - YouTube.” Diakses 26 Februari 2024.
Menyelami lebih dalam paradigma BitVM -Komputasi untuk mengekspresikan kontrak Bitcoin Turing-lengkap.
Institusi CoinEx: BitVM, Potensi Kontrak Cerdas di Mainnet Bitcoin _1.html

Lihat Asli