Bitcoin BitVM：它究竟是什麼？

比特幣的突破並不常見。但一旦出現，它們往往一開始就複雜難懂。BitVM 也不例外。

這項於 2023 年 10 月出現的新發展，解鎖了比特幣驗證複雜計算的能力，而且無需對網絡進行任何修改。 

更具體地說，BitVM 利用比特幣 Script 編程語言的現有組件，使比特幣實現圖靈完備。

透過實現圖靈完備，比特幣區塊鏈理論上可以用來將比特幣的功能，遠遠擴展到最初在 比特幣白皮書 中提出的「點對點電子現金系統」願景之外。

雖然圖靈完備性聽起來像是來自《Ikigai》手冊中的內容，但它被用來描述能夠計算任意函數/解決任何問題的編程語言。

美國數學家 Alonzo Church 在 1930 年代首次創造了這個術語，參考了他的學生、著名英國電腦科學家 Alan Turing 的研究。

在 BitVM 之前，比特幣的 Script 編程語言不被認為是圖靈完備的。儘管多次努力，沒有人能找到方法讓比特幣做到現代電腦能做的一切。

但值得注意的是，許多人將比特幣的簡潔性視為其決定性特徵，而非缺點或錯誤。

比特幣的匿名創造者 中本聰 在協議推出一年後限制了比特幣的編程功能。

您可能會問為什麼？這一切都歸結於安全性。系統越簡單，出錯的可能性就越小。

舉例來說，讓我們將一輛配備頂級功能和豪華配置的汽車與一輛普通自行車進行比較。

當然，豪華車提供了許多自行車上找不到的功能，但您遇到技術問題的可能性要大得多。另一方面，傳統自行車的活動部件很少，因此潛在的故障點也少得多。您不太可能在自行車上遇到儀表板燈問題、空氣懸架故障或自動變道問題 — 因為它根本沒有這些功能。

在這個例子中，比特幣就像一輛自行車。它的簡潔性最終減少了惡意代理破壞其網絡的方式。例如，分散式阻斷服務 (DDoS) 攻擊對當前的比特幣網絡沒有影響，但對於提供更複雜功能的其他項目來說，它們是一個主要問題。

BitVM 引入了一個系統，使任何計算都可以在比特幣區塊鏈上進行驗證，而不會影響其安全性或改變網絡。這項發展為複雜計算（例如圖靈完備的 智能合約）打開了大門，所有這些計算都在鏈下處理，以減少比特幣區塊鏈的擁堵。

簡而言之，這就像發現您的袖珍計算器可以使用現有組件支援 MMORPG 視像遊戲，而不會對其性能產生負面影響。

要了解 BitVM 如何實現這一切，讓我們從頭開始。 

電腦使用稱為邏輯閘的東西來執行程式。

這聽起來很複雜，但邏輯閘只是接收一個或多個二進制輸入（0 和 1），根據它們的邏輯閘類型執行一個小計算，然後輸出一個單一結果。

您的智能手機、平板電腦或筆記本電腦可能包含數十萬甚至數百萬種不同類型的邏輯閘。

現在，有一種特殊類型的邏輯閘稱為「NAND」閘。NAND 閘被稱為通用邏輯閘，因為它可以用來創建任何其他類型的邏輯閘功能。它有點像邏輯閘世界中的 Ditto Pokémon。

現在，這就是所有這些與 BitVM 相關的地方。BitVM 背後的人們發現了一種使用比特幣現有 Script 語言在比特幣上表示 NAND 邏輯閘的方法。

這對兩個原因產生了深遠的影響：

• 它允許比特幣圖靈完備的智能合約。
• 無需實施可能擾亂比特幣網絡的軟件更改。人們可以立即開始使用 BitVM 模型。

此外，比特幣的區塊鏈只在鏈上驗證這些類型的複雜計算。執行則在鏈下進行。 

換句話說，大部分工作是在其他地方執行，而不是在比特幣區塊鏈本身。這避免了對比特幣網絡造成不必要的壓力，否則可能導致高額費用或較慢的處理時間。

BitVM 目前僅限於兩個參與方：「證明者 (prover)」和「驗證者 (verifier)」。

假設兩個參與方希望透過智能合約使用比特幣區塊鏈進行交易。

一方（證明者）聲稱智能合約按宣傳運作，而無需直接在比特幣區塊鏈上運行它。

第二方（驗證者）需要獲得某些保證，確保智能合約如聲稱般運作。他們雙方共同簽署多筆交易，賦予驗證者挑戰智能合約部分內容的權利，以及證明者回應的權利。

如果任何一方試圖欺騙對方，或未能合作，誠實的一方將在智能合約啟動後獲得存入其中的任何資金。

如果發生爭議，智能合約程式的特定條件可以在鏈上執行，以證明是否存在欺詐活動。

ZeroSync 核心貢獻者 Robin Linus 於 2023 年 10 月 9 日發布了 BitVM 白皮書。

ZeroSync 是一家總部位於瑞士楚格的非營利組織。它主要透過開發零知識證明 (ZKP) 解決方案，專注於改善比特幣的可擴展性和私隱。

BitVM 引入了一個在鏈下執行複雜計算的系統，為所涉及的雙方提供了強大的問責機制，並且無需軟件升級即可實施。

這項發展也為比特幣上的 Optimistic-style rollups 奠定了基礎。這個過程將涉及在鏈下捆綁和處理 BTC 交易，並在鏈上提交證明。作為 Optimistic 方法的一部分，所有鏈下交易都將被視為有效。只有在發生爭議時，交易才會在鏈上執行以確認其有效性。

像這樣的 Rollups 可以顯著提高比特幣的交易吞吐量，就像 Optimism (OP) 等協議使用的 Optimistic rollups 改善以太坊的處理能力一樣。

BitVM 因多種原因代表著比特幣的一項重要突破。

從技術角度來看，它解鎖了網絡驗證任何類型複雜計算的潛力，儘管目前僅限於有限的雙方設定。

這項進步也可能為比特幣帶來新的應用和可擴展性優勢。

但或許最重要的是，BitVM 突顯了比特幣的功能從未受限於其協議，而是受限於其用戶的想像力。

值得注意的是，儘管 BitVM 提供了許多有前景的優勢，但它並非沒有缺點。

Linus 和其他相關貢獻者都承認這個模型仍處於早期階段，遠非一個完善的解決方案。 

以下是 BitVM 團隊仍在努力克服的一些限制：

• 在目前狀態下，BitVM 僅是一個雙方模型。這項限制意味著它無法支援涉及多個交易方的規模化 去中心化應用程式。
• 鏈上驗證仍可能堵塞比特幣的區塊鏈。
• 鏈下計算可能涉及大量數據。

覺得 BitVM 將改變比特幣協議的未來嗎？

請查閱我們的 Kraken Learn Center 指南，了解更多關於 如何購買比特幣 (BTC) 的資訊，並立即註冊 Kraken 帳戶。