比特幣擴容方案 BitVM 萬字研報：能否全面解鎖比特幣的可程式未來？全景式拆解其發展歷程、技術原理、落地應用與未來挑戰

2023 年 10 月 9 日，區塊鏈基礎設施開發商 ZeroSync 的聯合創始人 Robin Linus 公佈了 BitVM 的白皮書，這是比特幣生態系統中的一項突破性創新。 BitVM 作為新興的比特幣擴充方案，正為比特幣帶來前所未有的可程式性和運算驗證能力。透過利用比特幣的現有腳本功能和 Taproot 技術，BitVM 能夠在不改變比特幣核心協議的情況下，實現複雜的鏈上和鏈下計算驗證。簡單來說，BitVM 有望實現智慧合約層面和去中心化應用的支援。

隨著技術的不斷進步，BitVM 也經歷了快速的發展和演變。從初代的 BitVM 透過引入複雜的邏輯閘和 Taproot 機制在比特幣區塊鏈上實現了可程式性，到 BitVM 1 使用虛擬 CPU 軌跡取代了先前使用的邏輯閘電路，再到 BitVM2 的無許可驗證和單次互動確定驗證結果的創新設計，每個版本的進化都代表了技術的重大突破。

本報告將從 BitVM 的基礎概念入手，解釋其如何透過比特幣腳本和 Taproot 技術實現複雜的運算驗證，並透過對比比特幣擴容賽道的競爭對手的特點，幫助讀者理解 BitVM 在整個比特幣擴​​容生態系中的定位和優勢。

作者：wuyue.eth，Web3Caff Research 研究員

封面：Photo by Casey Horner on Unsplash，Typography by Web3Caff Research

字數：全文共 18200+ 字

目錄

• 引言
  • 比特幣功能限制
  • 現有擴展技術的限制
  • BitVM 的創新
• BitVM 白皮書技術詳解
  • 基礎架構與工作原理
  • 主根樹
  • 基本工作流程
  • 二進位電路承諾（Binary Circuit Commitment）
    • 二進位電路邏輯閘
    • 承諾方案（Commitment Scheme）
    • Gate Constraints（閘約束）與 Copy Constraints（複製約束）
    • 比特值承諾（Bit Value Commitment)
    • 邏輯閘承諾（Logic Gate Commitment）
    • 二进制电路承诺
  • 挑戰-反應機制（Challenges and Responses）
    • 預簽名交易（Pre-signed Transactions）
    • 交互證明（Interactive Proving）
    • 懲罰機制（Equivocation）
• BitVM 最佳化
  • 比特虛擬機器 1
  • 比特虛擬機器 2
    • SNARK（零知識證明）驗證器
    • 無許可驗證橋
• 應用案例分析—Bitlayer 橋接方案
• 競爭分析
  • 比特幣擴容賽道的競爭對手
    • RGB 與 RGB++（UTXO+客戶端驗證）
    • 比特幣側鏈方案
    • 多簽+ EVM 方案
    • Rollup 方案
    • RGB++ 與 BitVM
  • BitVM 面臨的挑戰
• 總結
• 參考文獻

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