比特币支持ZK验证:从OP_CAT到状态证明和BitVM

比特币作为一个社会系统,其稳定运转源于人们对"比特币的本质是什么"、"应该是什么"等关键问题的共识。然而,在这些问题上仍存在广泛且不断演化的分歧。

回顾比特币的历史,中本聪最初将其描述为一种全新的P2P电子支付系统。但比特币在设计上限制了数据吞吐量,导致交易手续费昂贵。此外,比特币也未能实现其愿景中的匿名性。

针对这些问题,ZK和SNARKs相关技术被认为是理论效果最好的解决方案。它们可以显著改善隐私性并提高交易吞吐量。但由于比特币协议难以修改,这些技术至今未能加入比特币协议。

比特币的UTXO模型和脚本语言限制了其功能。比特币脚本虽然可以进行一些基本操作,但不具备图灵完备性,无法进行复杂计算。因此,比特币脚本目前无法验证SNARK。

虽然直接添加OP_SNARK操作码存在诸多困难,但通过添加简单的操作码如OP_CAT,可以增强比特币脚本的功能性。OP_CAT可以帮助验证Merkle证明,从而有助于验证基于FRI的SNARK。

除了修改协议,还有一些无需变更比特币就可实现的应用场景。Chain State Proofs结合ZK可以证明区块哈希的有效性,大幅降低节点同步验证的成本。ZeroSync团队提出的轻量级"header chain Proofs"方案进一步优化了这一过程。

BitVM则提供了一种无需变更协议即可在比特币上验证任意计算的方法。它通过Taproot MerkleTree结构和KV存储方案绕开了比特币对脚本大小的限制,并使用欺诈证明机制确保安全性。

总的来说,比特币社区正在探索多种途径来增强其功能性,特别是在ZK和SNARK方面。无论采用何种方案,最终目标都是使比特币变得更加实用,支持更多可落地的应用场景。