Bitcoin BitVM：究竟是甚麼？

Bitcoin 的突破性發展不常出現。但一旦出現，它們通常一開始都複雜難懂。BitVM 也不例外。

這項於 2023 年 10 月出現的新發展，釋放了 Bitcoin 驗證複雜計算的能力，這種方式無需對網絡進行任何修改。 

更具體地說，BitVM 令 Bitcoin 具備 Turing 完整性，它使用 Bitcoin 預先存在的 Script 編程語言組件。

透過具備 Turing 完整性，Bitcoin 區塊鏈理論上可以被用於擴展 Bitcoin 的功能，遠超乎最初在「點對點電子現金系統」的願景，首次在 Bitcoin 白皮書中提出。

雖然 Turing 完整性聽起來像是出自一本《Ikigai》手冊，但它被用來描述可以計算任意函數/解決任何問題的程式語言。

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

在 BitVM 出現之前，Bitcoin 的 Script 編程語言不被認為是 Turing 完整的。儘管付出了多番努力，但沒有人能找到讓 Bitcoin 做到現代電腦所能做到的一切的方法。

但值得注意的是，許多人將 Bitcoin 的簡潔視為一個標誌性特徵，而非缺點或錯誤。

Bitcoin 的神秘創造者 Satoshi Nakamoto 在推出協議一年後限制了 Bitcoin 的編程功能。

你可能會問為什麼？這一切都歸結為安全性。系統越簡單，出錯的可能性就越小。

舉個例子，讓我們比較一下一輛配備所有頂級花哨功能的豪華汽車與一輛普通單車。

當然，豪華汽車提供了許多單車上找不到的功能，但你遇到技術問題的可能性要大得多。另一方面，傳統單車的活動部件很少，因此潛在的故障點也少得多。你不太可能在單車上遇到儀表板燈光問題、空氣懸掛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，Bitcoin 就像一輛單車。它的簡潔性最終減少了惡意代理人破壞其網絡的方式數量。例如，分散式阻斷服務 (DDoS) 攻擊對目前的 Bitcoin 網絡沒有影響，但對於其他提供更複雜功能的項目來說，它們是一個主要問題。

BitVM 引入了一個系統，讓任何計算都能在 Bitcoin 的區塊鏈上進行驗證，而不會影響其安全性或改變網絡。這項發展為複雜的計算打開了大門，例如圖靈完備的智能合約，所有這些計算都在鏈下處理，以減少 Bitcoin 區塊鏈上的網絡擠塞。

簡而言之，這就像是發現你的口袋計算機可以使用現有組件來運行大型多人線上角色扮演遊戲 (MMORPG)，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進行小型計算，然後輸出一個單一結果。

你的智能手機、平板電腦或筆記本電腦很可能包含數十萬，甚至數百萬個不同類型的邏輯閘。

現在，有一種特殊的邏輯閘稱為「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裡的 Ditto Pokémon。

現在，這就是所有這些與 BitVM 聯繫起來的地方。BitVM 背後的開發者發現了一種利用 Bitcoin 現有 Script 語言在 Bitcoin 上表示 NAND 邏輯閘的方法。

這項發現的意義深遠，原因有兩個：

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

此外，Bitcoin 的區塊鏈僅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完成的，而不是在 Bitcoin 區塊鏈本身。這避免了對 Bitcoin 網絡造成不必要的負擔，否則可能導致高昂的費用或較慢的處理時間。

BitVM 目前僅限於兩個參與方：「證明者」和「驗證者」。

假設兩個參與方希望透過智能合約在 Bitcoin 區塊鏈上進行交易。

一方（證明者）聲稱智能合約按照宣傳運作，而無需直接在 Bitcoin 的區塊鏈上運行它。

第二方（驗證者）需要有某些保證，確保智能合約如聲稱般運作。他們共同簽署多個交易，授予驗證者挑戰智能合約部分內容的權利，並授予證明者回應的權利。

如果任何一方試圖欺騙另一方，或未能合作，誠實的一方在智能合約激活後，將有權獲得存入智能合約的任何資金。

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牟利組織。它主要透過開發零知識證明 (ZKP) 解決方案，專注於改進 Bitcoin 的擴展性和私隱。

BitVM 引入了一個用於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制，並且無需軟件升級即可實施。

這項發展也為 Bitcoin 上的 Optimistic 式匯總奠定了基礎。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。所有鏈下交易都將被視為有效，作為 Optimistic 方法的一部分。只有在發生爭議時，交易才會在鏈上執行以確認其有效性。

像這樣的匯總可以顯著提高 Bitcoin 的交易吞吐量，就像 Optimism (OP) 等協定使用的 Optimistic 匯總一樣，能提高 Ethereum 的處理能力。

BitVM 因多種原因而成為 Bitcoin 的一項重要突破。

從技術角度來看，它釋放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。

這項進步也可能在未來為 Bitcoin 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 Bitcoin 的功能從未受到其協定的限制，而是受到其用戶想像力的限制。

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，遠非完善的解決方案。

以下是 BitVM 的一些限制，團隊仍在努力克服：

• 在目前狀態下，BitVM 只是一個雙人模型。這項限制意味著它不能支持具有多個交易方的大規模去中心化應用程式。
• 鏈上驗證仍可能堵塞 Bitcoin 的區塊鏈。
• 鏈下計算可能涉及大量的數據。

覺得 BitVM 將改變 Bitcoin 協定的未來嗎？

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