比特幣支持ZK驗證:從OP_CAT到狀態證明和BitVM

比特幣作爲一個社會系統,其穩定運轉源於人們對"比特幣的本質是什麼"、"應該是什麼"等關鍵問題的共識。然而,在這些問題上仍存在廣泛且不斷演化的分歧。

回顧比特幣的歷史,中本聰最初將其描述爲一種全新的P2P電子支付系統。但比特幣在設計上限制了數據吞吐量,導致交易手續費昂貴。此外,比特幣也未能實現其願景中的匿名性。

針對這些問題,ZK和SNARKs相關技術被認爲是理論效果最好的解決方案。它們可以顯著改善隱私性並提高交易吞吐量。但由於比特幣協議難以修改,這些技術至今未能加入比特幣協議。

比特幣的UTXO模型和腳本語言限制了其功能。比特幣腳本雖然可以進行一些基本操作,但不具備圖靈完備性,無法進行復雜計算。因此,比特幣腳本目前無法驗證SNARK。

雖然直接添加OP_SNARK操作碼存在諸多困難,但通過添加簡單的操作碼如OP_CAT,可以增強比特幣腳本的功能性。OP_CAT可以幫助驗證Merkle證明,從而有助於驗證基於FRI的SNARK。

除了修改協議,還有一些無需變更比特幣就可實現的應用場景。Chain State Proofs結合ZK可以證明區塊哈希的有效性,大幅降低節點同步驗證的成本。ZeroSync團隊提出的輕量級"header chain Proofs"方案進一步優化了這一過程。

BitVM則提供了一種無需變更協議即可在比特幣上驗證任意計算的方法。它通過Taproot MerkleTree結構和KV存儲方案繞開了比特幣對腳本大小的限制,並使用欺詐證明機制確保安全性。

總的來說,比特幣社區正在探索多種途徑來增強其功能性,特別是在ZK和SNARK方面。無論採用何種方案,最終目標都是使比特幣變得更加實用,支持更多可落地的應用場景。