比特币扩容方案 BitVM 万字研报：能否全面解锁比特币的可编程未来？全景式拆解其发展历程、技术原理、落地应用和未来挑战

2023 年 10 月 9 日，区块链基础设施开发商 ZeroSync 的联合创始人 Robin Linus 公布了 BitVM 的白皮书，这是比特币生态系统中的一项突破性创新。BitVM 作为一种新兴的比特币扩容方案，正为比特币带来前所未有的可编程性和计算验证能力。通过利用比特币的现有脚本功能和 Taproot 技术，BitVM 能够在不改变比特币核心协议的情况下，实现复杂的链上和链下计算验证。简单来说，BitVM 有望实现智能合约层面和去中心化应用的支持。

随着技术的不断进步，BitVM 也经历了快速的发展和演变。从初代的 BitVM 通过引入复杂的逻辑门和 Taproot 机制在比特币区块链上实现了可编程性，到 BitVM 1 使用虚拟 CPU 轨迹取代了之前使用的逻辑门电路，再到 BitVM2 的无许可验证和单次交互确定验证结果的创新设计，每一个版本的进化都代表了技术的重大突破。

本篇报告将从 BitVM 的基础概念入手，解释其如何通过比特币脚本和 Taproot 技术实现复杂的计算验证，并通过对比比特币扩容赛道的竞争对手的特点，帮助读者理解 BitVM 在整个比特币扩容生态系统中的定位、优势及最新生态进展。

作者：wuyue.eth，Web3Caff Research 研究员

封面：Photo by Casey Horner on Unsplash，Typography by Web3Caff Research

字数：全文共计 18200+ 字

目录

• 引言
  • 比特币功能限制
  • 现有扩展技术的局限
  • BitVM 的创新
• BitVM 白皮书技术详解
  • 基础架构与工作原理
  • Taproot 树
  • 基本工作流程
  • 二进制电路承诺（Binary Circuit Commitment）
    • 二进制电路逻辑门
    • 承诺方案（Commitment Scheme）
    • Gate Constraints（门约束）与 Copy Constraints（复制约束）
    • 比特值承诺（Bit Value Commitment)
    • 逻辑门承诺（Logic Gate Commitment）
    • 二进制电路承诺
  • 挑战-响应机制（Challenges and Responses）
    • 预签名交易（Pre-signed Transactions）
    • 交互证明（Interactive Proving）
    • 惩罚机制（Equivocation）
• BitVM 优化
  • BitVM 1
  • BitVM 2
    • SNARK（零知识证明）验证器
    • 无许可验证桥
• 应用案例分析—Bitlayer 桥接方案
• 竞争分析
  • 比特币扩容赛道的竞争对手
    • RGB 与 RGB++（UTXO+客户端验证）
    • 比特币侧链方案
    • 多签 + EVM 方案
    • Rollup 方案
    • RGB++ vs BitVM
  • BitVM 面临的挑战
• 总结
• 参考文献

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