Bitcoin suporta verificação ZK: do OP_CAT à prova de estado e BitVM

Bitcoin como um sistema social, a sua operação estável deriva do consenso das pessoas sobre questões-chave como "qual é a essência do Bitcoin" e "o que deveria ser". No entanto, ainda existem divergências amplas e em constante evolução sobre essas questões.

Ao rever a história do Bitcoin, Satoshi Nakamoto descreveu-o inicialmente como um novo sistema de pagamento eletrónico P2P. No entanto, o Bitcoin limita o throughput de dados no seu design, resultando em taxas de transação elevadas. Além disso, o Bitcoin também falhou em alcançar a anonimidade prevista na sua visão.

Para esses problemas, as tecnologias relacionadas ao ZK e aos SNARKs são consideradas a melhor solução teórica. Elas podem melhorar significativamente a privacidade e aumentar a capacidade de transação. No entanto, devido à dificuldade de modificar o protocolo Bitcoin, essas tecnologias ainda não foram incorporadas ao protocolo Bitcoin.

O modelo UTXO do Bitcoin e a linguagem de script limitam sua funcionalidade. Embora o script do Bitcoin possa realizar algumas operações básicas, não possui completude de Turing, o que impossibilita cálculos complexos. Portanto, atualmente o script do Bitcoin não consegue verificar SNARK.

Embora existam muitas dificuldades em adicionar diretamente o código de operação OP_SNARK, adicionar códigos de operação simples como OP_CAT pode aumentar a funcionalidade dos scripts Bitcoin. O OP_CAT pode ajudar a validar provas de Merkle, contribuindo assim para a validação de SNARKs baseados em FRI.

Além de modificar o protocolo, existem algumas situações de aplicação que podem ser realizadas sem a necessidade de alterar o Bitcoin. As Chain State Proofs combinadas com ZK podem provar a validade do hash do bloco, reduzindo significativamente o custo de verificação de sincronização dos nós. A solução de "header chain Proofs" leve proposta pela equipe ZeroSync otimizou ainda mais esse processo.

BitVM oferece um método para validar cálculos arbitrários no Bitcoin sem a necessidade de alterar o protocolo. Ele contorna as limitações de tamanho de script do Bitcoin usando a estrutura Taproot MerkleTree e um esquema de armazenamento KV, e garante segurança através de um mecanismo de prova de fraude.

Em geral, a comunidade Bitcoin está explorando várias maneiras de aumentar sua funcionalidade, especialmente nas áreas de ZK e SNARK. Independentemente da solução adotada, o objetivo final é tornar o Bitcoin mais prático e apoiar uma gama maior de cenários de aplicação viáveis.