StarkWare研究人員提出ColliderVM,為比特幣引入智能合約
側鏈開發商StarkWare與魏茲曼科學研究所的研究人員宣稱,他們創造了一種解決比特幣腳本限制的替代方案,名為ColliderVM,旨在以更具資本效率的方式在比特幣上部署複雜的智能合約。
根據最近的研究報告,這一新設計聲稱能夠在比特幣上以更高效的計算方式執行多步驟的過程。ColliderVM是一種協議,旨在實現比特幣上的狀態計算,使得多個交易之間的安全執行成為可能。傳統上,比特幣腳本的輸出無法被其他腳本訪問,這使得複雜計算幾乎不可能實現。
研究人員認為,ColliderVM可以在不需要對網絡進行共識級別變更的情況下,允許在比特幣上使用可擴展的透明知識論證(STARKs)——一種零知識證明。這一架構將使比特幣能夠以最少的鏈上數據驗證複雜的鏈下計算。
ColliderVM針對比特幣的限制
每個比特幣區塊最多可以包含400萬個操作碼(OPCodes),而單個比特幣腳本最多可以包含1000個堆疊元素(數據條目)。此外,無狀態執行意味著每個腳本在執行時不會記住之前的狀態或早期交易的中間計算,這使得複雜計算變得不切實際。
2023年,來自比特幣研究公司ZeroSync的Robin Linus提出的BitVM實現了比特幣上的複雜智能合約,但需要詐騙證明。詐騙證明是用來證明特定交易或計算執行不正確的加密證明,可能會觸發糾正行動。
詐騙證明的實施通常要求操作員前期提供資金以應對潛在的糾正行動。在BitVM中,操作員需要提前支付以覆蓋潛在的詐騙交易,並在詐騙證明窗口結束後恢復資本。
這一新系統在計算效率上也比之前的實現更高,但仍然成本高昂。以往的實現使用了加密的一次性簽名(Lamport和Winternitz),這些簽名在計算上相當繁重。
ColliderVM的設計源自2024年11月由StarkWare、網絡服務公司Cloudflare和比特幣側鏈開發商Blockstream的研究人員共同撰寫的ColliderScript論文。該系統依賴於基於哈希碰撞的承諾,設置挑戰以生成一個輸入,當該輸入通過哈希函數運行時,會產生具有預定特徵的輸出。
哈希,但沒有食物或大麻
哈希是一種不可逆的數學函數,可以在任意數據上運行,生成固定長度的字母數字字符串。不可逆意味著無法反向運算以從哈希中獲得原始數據。
這導致一種數據ID識別數據到位,但不包含任何底層數據。
這一系統——有點類似比特幣挖礦——所需的哈希操作顯著少於BitVM,從而減少了腳本大小和處理時間。ColliderVM的研究人員聲稱,他們已經將這些操作的數量進一步減少,至少降低了10,000倍。
研究人員似乎暗示,這一實現幾乎使得基於STARKs的比特幣側鏈變得實用。論文中寫道:“我們估計,比特幣腳本長度對於STARK證明的驗證變得幾乎可行,允許它與當今應用中常見的其他配對基礎證明系統一起使用。”
STARKs是一種被認可的ZK證明系統,以其可擴展性和無需信任的特性而著稱(不需要信任設置)。ZK證明是一種加密系統,允許用戶在不揭示底層數據的情況下證明數據的一個特定特徵。
許多早期的ZK證明系統需要一次性的安全設置,依賴於“有毒廢物”數據。如果某方持有這些有毒廢物,將能夠偽造簽名並生成欺詐證明。STARKs不依賴於這樣的設置,使其無需信任。
傳統的STARK驗證器實現將需要超出比特幣限制的腳本。現在,ColliderVM的研究人員主張,他們更高效的系統方法使得對STARK證明的鏈上驗證腳本“幾乎可行”。
基於比特幣的無需信任側鏈?
比特幣被廣泛認為是最安全和可靠的區塊鏈,但其批評者指出,與許多山寨幣相比,其功能集顯著更有限。像Blockstream的Liquid這樣的側鏈存在,但並不是無需信任的。
區塊鏈公司Blockstream的研究總監、數學家Andrew Poelstra早在2020年就告訴Cointelegraph,基於ZK證明的系統是加密領域“最令人興奮的發展之一”。被引用於比特幣白皮書的Cypherpunk開發者在2014年的一篇論文中解釋,還需要更多的工作來實現基於比特幣的無需信任的ZK證明側鏈。
儘管如此,即使在10年後,基於ColliderVM的系統仍然是信任最小化而非無需信任的。這是因為用戶仍然需要信任至少一小部分網絡參與者能夠誠實行事,以確保系統的正確運行。
這項研究的主要作者包括StarkWare的聯合創始人Eli Ben-Sasson,以及研究人員Lior Goldberg和Ben Fisch。Ben-Sasson是STARKs的原始開發者之一,並長期倡導使用零知識證明來改善區塊鏈的可擴展性。
在最近接受Cointelegraph的採訪中,StarkWare的聯合創始人Ben-Sasson指出,真正的比特幣二層解決方案需要具備“比特幣本身的安全性”。相較之下,當前的解決方案依賴於簽署者的信任或基於詐騙證明的經濟激勵。儘管如此,他也認可了閃電網絡的存在:“我們也應該承認,當然,今天有閃電網絡,它們具備比特幣的安全性。”
這項技術的發展不僅是比特幣生態系統的一次重要進步,也為未來的區塊鏈應用提供了新的可能性。隨著對更高效和可擴展的解決方案需求的增加,ColliderVM的出現或許能夠為比特幣的智能合約功能開啟新的篇章,進一步促進比特幣在去中心化金融(DeFi)和其他應用中的潛力。
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