Bitcoin Sidechain ColliderVM: решение для реализации сложных смарт-контрактов

Разработчики сайдчейна StarkWare и исследователи из Израильского научного института имени Вейцмана утверждают, что нашли решение для устранения многочисленных ограничений скриптов Bitcoin. Согласно недавней исследовательской работе, новая разработка, как утверждается, позволит развертывать сложные смарт-контракты на базе биткоина более эффективно с точки зрения капиталовложений. Новая система также может оказаться более эффективной с точки зрения вычислений. ColliderVM — это протокол, разработанный для обеспечения вычислений с отслеживанием состояния в сети Bitcoin, позволяющий безопасно выполнять многошаговые процессы в рамках нескольких транзакций. Традиционно выходные данные скриптов Bitcoin были недоступны для других скриптов, что делало сложные вычисления практически невозможными. Исследователи полагают, что ColliderVM может позволить использовать масштабируемые прозрачные параметры знаний (STARK) — тип доказательства с нулевым разглашением — в биткоинах, не требуя изменений на уровне консенсуса в сети. Эта архитектура позволит Биткоину проверять сложные вычисления вне сети с минимальным объемом данных в сети. ColliderVM нацелен на ограничения Bitcoin, где каждый блок Bitcoin может содержать до 4 миллионов OPCodes (команд), а один скрипт Bitcoin может содержать до 1000 элементов стека (записей данных). Более того, выполнение без сохранения состояния означает, что каждый скрипт выполняется без запоминания предыдущего состояния или промежуточных вычислений предыдущих транзакций, что делает сложные вычисления непрактичными. Реализация BitVM основана на статье Робина Лайнуса из исследовательской компании ZeroSync, опубликованной в 2023 году. Она позволяет выполнять сложные смарт-контракты на биткоинах, но требует доказательств мошенничества. Доказательства мошенничества — это криптографические доказательства, которые подтверждают, что конкретная транзакция или вычисление были выполнены неправильно, что может повлечь за собой принятие корректирующих мер. Реализации защиты от мошенничества обычно требуют от операторов выплаты средств авансом для покрытия потенциально мошеннических транзакций и восстановления средств после закрытия окна защиты от мошенничества. Новая система также более эффективна с точки зрения вычислений, чем предыдущие реализации, но все еще остается дорогостоящей. В предыдущих реализациях использовались подписи с однократным ключом (Лэмпорт и Винтерниц), которые требуют очень больших вычислительных ресурсов. ColliderVM создан на основе статьи ColliderScript, написанной в ноябре 2024 года исследователями из StarkWare, компании Cloudflare, предоставляющей сетевые услуги, и разработчика сайдчейна Bitcoin Blockstream. Эта система основана на постановке задачи, основанной на выполнении коллизий хэшей, создавая входные данные, которые при прогоне через хэш-функцию создают выходные данные с предопределенными характеристиками. По теме: Руководство для начинающих по обновлению Taproot в Bitcoin Такая настройка требует меньше вычислительных ресурсов от честных операторов, чем от злоумышленников. В зависимости от сложности столкновения честным и злонамеренным участникам требуются разные вычислительные ресурсы. Источник: ColliderVM Paper Хэши, но не еда и не марихуана Хэш — это необратимая математическая функция, которую можно применить к произвольным данным для получения буквенно-цифровой строки фиксированной длины. Необратимость означает, что невозможно выполнить вычисления в обратном порядке, чтобы получить исходные данные из хэша. В результате получается своего рода идентификатор данных, который идентифицирует данные на месте, не содержа никаких базовых данных. Примеры хэш-функций. Источник: Wikimedia Эта система — в некоторой степени похожая на майнинг биткоинов (BTC) — требует гораздо меньшего количества хеш-операций, чем BitVM, что сокращает размер скрипта и время обработки. Исследователи ColliderVM утверждают, что им удалось сократить количество подобных операций как минимум в 10 000 раз. Исследователи, по-видимому, предполагают, что эта реализация практически делает сайдчейны Bitcoin на основе STARKs практичными. «Мы считаем, что длина скриптов Bitcoin для проверки доказательств STARK становится практически осуществимой, что позволяет использовать ее с другими системами доказательств на основе пар, которые обычно встречаются в современных приложениях», — говорится в статье. STARK — это система с защитой от ключа ZK, известная своей масштабируемостью и отсутствием необходимости в доверительной настройке (не требуется доверенная настройка). Доказательства ZK — это криптографические системы, которые позволяют пользователям доказывать определенные характеристики данных, не раскрывая базовые данные. Многие ранние системы защиты от ZK требовали однократной настройки безопасности и полагались на данные о «токсичных отходах». Если сторона сохранит токсичные отходы, это позволит ей подделать подпись и создать сертификат о мошенничестве. STARK не полагаются на такую ​​настройку, что делает их не требующими доверия. Традиционные реализации валидатора STARK требуют скриптов, которые превышают лимиты Bitcoin. Теперь исследователи ColliderVM полагают, что их более эффективный системный подход делает сценарии проверки в цепочке для доказательств STARK «почти практичными». По теме: Сайдчейны Bitcoin будут способствовать росту BTCfi Не требующие доверия сайдчейны на основе Bitcoin? Биткоин широко считается самым безопасным и надежным блокчейном, но критики отмечают, что его набор функций ограничен по сравнению со многими альткоинами. Существуют сайдчейны, такие как Liquid от Blockstream, но они не являются беспроигрышными. Эндрю Поэлстра, директор по исследованиям и математик в блокчейн-компании Blockstream, еще в 2020 году заявил Cointelegraph, что системы, основанные на доказательствах ZK, являются одной из «самых интересных областей развития» в криптографии.

Сайдчейны биткоина будут способствовать росту BTCfi. Беспроцентные сайдчейны на основе биткоина? Биткоин широко считается самым безопасным и надежным блокчейном, но критики отмечают, что его набор функций ограничен по сравнению со многими альтернативными монетами. Существуют сайдчейны, такие как Liquid от Blockstream, но они не являются беспроигрышными. Эндрю Поэлстра, директор по исследованиям и математик в блокчейн-компании Blockstream, в 2020 году заявил Cointelegraph, что системы, основанные на ZK-доказательствах, являются одной из «самых интересных областей развития» в криптографии. В статье 2014 года разработчик и основатель Blockstream Cypherpunk, упомянутый в белой книге Bitcoin, объяснил, что для реализации не требующих доверия сайдчейнов, защищенных от ZK, в Bitcoin необходимо проделать дополнительную работу. Однако даже через 10 лет системы на базе ColliderVM по-прежнему будут скорее с минимальным уровнем доверия, чем без него. Это связано с тем, что пользователям по-прежнему необходимо верить, что хотя бы минимальная часть участников сети будет действовать честно, чтобы обеспечить корректную работу системы. Ведущими авторами исследования являются соучредитель StarkWare Эли Бен-Сассон и исследователи Лиор Голдберг и Бен Фиш. Бен-Сассон — один из первых разработчиков STARK и давний сторонник использования доказательств с нулевым разглашением для улучшения масштабируемости блокчейна. В недавнем интервью Cointelegraph соучредитель StarkWare Бен-Сассон отметил, что настоящие решения второго уровня для Bitcoin должны обладать «безопасностью самого Bitcoin». Вместо этого текущие решения полагаются на доверие к подписчикам или экономические стимулы, основанные на защите от мошенничества. Однако он признал Lightning Network: «Мы также должны признать, что, конечно, сегодня есть Lightning Network, и она обеспечивает безопасность Bitcoin». Журнал: «Второй уровень биткоина» на самом деле не является настоящим вторым уровнем: почему это важно.