비트VM과 비트레이어: 비트코인의 프로그래밍 가능한 미래를 개척하다

저자: Bitlayer 연구팀

원제목: BitVM 및 Bitlayer: 비트코인의 프로그래밍 가능한 미래 개척

원본 링크: https://blog.bitlayer.org/BitVM_and_ Bitlayer_Pioneering_Bitcoins_Programmable_Future/

세계에서 가장 안전하고 탈중앙화된 블록체인인 비트코인은 오랫동안 이더와 같은 플랫폼에 비해 프로그래밍 가능성 측면에서 더 제한적인 것으로 여겨져 왔습니다. . 그러나 BitVM은 비트코인을 위한 고급 연산 및 프로그래밍 가능한 프레임워크를 도입하여 이를 바꾸고 있으며, 그 핵심은 비트코인의 탈중앙화 및 보안 원칙을 유지하면서 신뢰를 최소화하는 비트코인 브리지 및 기타 애플리케이션의 잠재력을 열어주는 것입니다.

이 백서에서는 BitVM의 진화, 현재 상태, 그 이면의 주요 엔지니어링 노력, BitVM 생태계의 핵심 기여자로서 Bitlayer의 중요성에 대해 살펴봅니다.

비트VM의 진화

비트VM은 디지털 통화로서의 역할을 넘어 비트코인의 역량을 확장하는 혁신적 단계입니다.BitVM의 여정은 다음과 같은 핵심 사항을 나타냅니다."

1. 초기 제안: 로빈 라이너스가 비트코인을 위한 범용 컴퓨팅 솔루션으로 BitVM을 처음 제안했습니다.

2. 대화형 이분법: 로빈은 계산 효율을 높이기 위해 대화형 이분법(RISC-V 명령어 활용)을 도입하여 개념을 개선했습니다.

3. BitVM2: 최신 버전인 BitVM2는 이분법을 제거하고 라이선스가 필요 없는 챌린지 메커니즘을 도입하여 강력한 비트코인 브리징 프레임워크로 거듭났습니다.

현재 BitVM 커뮤니티는 거의 전적으로 이 글에서 설명하는 버전인 BitVM2에 집중하고 있습니다.

비트VM 얼라이언스 소개

BitVM 얼라이언스는 로빈 라이너스와 루카스 조지가 BitVM의 개발과 확산을 가속화하기 위해 설립했습니다. 이 컨소시엄은 비트코인 프로그래밍 가능성의 경계를 넓히기 위해 여러 선도적인 프로젝트와 팀을 한데 모으고 있습니다. 자세한 내용은 BitVM 프로젝트 페이지에서 확인하세요.

비트코인 프로젝트 현황

비트코인 작동 방식: 단순화

비트VM은 비트코인을 프로그래밍 가능한 환경에 연결하기 위한 시스템을 구현합니다. 자산 전송과 같은 워크플로를 용이하게 하는 브리징 메커니즘을 통해 비트코인을 프로그래밍 가능한 환경에 연결하는 시스템을 구현합니다. 전체 프로세스는 세 가지 주요 단계로 나눌 수 있습니다.

1. Peg-in: 사용자가 BTC를 BitVM 스마트 컨트랙트에 잠그고 대상 시스템 또는 다른 시스템에서 패키지 BTC를 채굴( YBTC).

2. Peg-out: 사용자가 인출을 요청하고 브로커가 사용자에게 BTC를 전송할 수 있는 유동성을 제공합니다.

3. 청구: 아무도 요청에 이의를 제기하지 않는 한, 브로커가 BitVM 스마트 컨트랙트에서 자금을 회수합니다.

출처: BitVM2 백서(https://bitvm.org/bitvm_bridge.pdf)

비트브이엠 스마트 콘트랙트는 기본적으로 모든 참여자가 따라야 하는 규칙과 워크플로우를 정의하는 사전 서명된 비트코인 트랜잭션 그래프입니다. 주요 기능은 다음과 같습니다.

• 사전 서명된 거래: 프로토콜의 규칙을 시행하기 위해 모든 참여자가 미리 서명한 거래입니다.

• 다중 서명 제어: 자금은 모든 워크플로 참여자가 관리하는 다중 서명 지갑에 잠깁니다.

거래 맵이 게시되면 사용자는 BTC를 BitVM 컨트랙트에 잠그고 대상 시스템 또는 다른 시스템에서 래핑된 BTC를 발행하여 전체 워크플로우를 시작할 수 있습니다.

무결성 보장: 분쟁 해결

요청의 유효성을 보장하기 위해 BitVM은 분쟁 해결 프로토콜을 사용합니다:

1. 사전 커밋: 브로커는 요청이 유효한지 확인하기 위해 오프라인 프로세스에 의해 계산된 Groth16 검증자 결과를 사전 커밋합니다(예: 패키징된 BTC가 소멸되고 페그아웃 전송이 완료된 경우).

2. 챌린지: 챌린지가 발생하면 브로커는 검증자가 계산한 모든 중간값을 공개해야 합니다.

3. 검증: 챌린저는 검증자를 오프라인으로 실행하여 유효하지 않은 세그먼트를 찾습니다. 부정 행위가 발견되면 챌린저는 유효하지 않은 블록을 비트코인에 재생하는 트랜잭션을 제출하여 요청을 무효화합니다.

주요 엔지니어링 작업

1. Groth16 검증자 개발

그로스16 검증자는 비트코인을 직접 영지식 증명 검증할 수 있도록 하는 BitVM의 초석입니다. 주요 성과는 다음과 같습니다:

• 검증기 구축:

• 전적으로 비트코인 스크립트를 사용하여 범용 프로그래밍 언어와 비슷한 기능을 갖춘 모놀리식 Groth16 유효성 검사기를 구현했습니다.

• BIGINT 산술, BLAKE3 해싱, BN254 타원 곡선 페어링, 윈터니츠 서명(비트 커밋용) 등 기본 프리미티브를 개발했습니다.

• 최적화:

• 고급 암호화 기술을 사용하여 유효성 검사기 크기를 7.4GB에서 1GB로 줄였습니다.

• 청크형 유효성 검사기:

• 모놀리식 검증자를 작은 블록으로 분할하며, 각 블록은 단일 비트코인 거래(4MB 미만)에 적합할 정도로 작습니다. 이러한 블록은 사기의 증거 역할을 하여 체인에서 분쟁이 해결될 수 있도록 합니다.

1. 프로토콜 구현

이후에 Groth16 유효성 검사기를 구축한 다음 단계는 모든 구성 요소를 연결하는 완전한 트랜잭션 그래프를 개발하는 것이었습니다. 여기에는 다음과 같은 작업이 포함되었습니다.

• 체인 이벤트 모니터링 및 필요한 데이터 저장.

• ASSERT 및 DISPROVE와 같은 트랜잭션을 구성하고 검증합니다.

• 트랜잭션을 안정적으로 업링크하기 위해 커넥터 출력을 관리합니다.

현재 상태

Groth16 검증자:

• < p style="text-align: 왼쪽;">모놀리식 유효성 검사기는 1GB로 축소되었습니다.

• 파티션화된 유효성 검사기는 1,000개 미만의 블록으로 구성되어 배포에 충분합니다.

프로토콜 구현:

• 거래 그래프가 거의 완성되었습니다.

다음 단계:

1. 비트VM 컨소시엄은 전체 코드 감사를 진행 중입니다. .

2. 최초의 엔드투엔드 BitVM 브리지를 시연할 계획이 진행 중입니다.

비트플레이어의 기여

비트플레이어는 특히 두 가지 영역에서 BitVM 프로젝트에 큰 기여를 했습니다.

1. 그로스16 검증자의 기여:

• 최적화:

• 일괄 다중 스칼라 곱셈(MSM)을 개발했습니다. 기술을 개발하여 스크립트 크기를 7.4GB에서 5.6GB로 줄였습니다.

• 아핀 좌표를 사용하는 새로운 MSM 알고리즘을 구현하여 검증자 크기를 1GB로 더욱 줄였습니다.

• 검증자 청커:

• 최초의 실현 가능한 청커 구현을 제안하여 모놀리식 검증기를 논리적 부분(예: MSM, G2 그룹 검사, 밀러 루프 누적)으로 분할합니다.

• 최적의 청크 크기를 위해 입력/출력 세분성의 균형을 맞추도록 청킹 프로세스를 미세 조정했습니다.

1. 브리징 프로토콜의 기여:

• ASSERT 트랜잭션 및 DISPROVE 트랜잭션과 같은 주요 구성 요소를 개발했습니다.

• BitVM 프로젝트에 더 많은 프로토콜 구현을 기여할 계획입니다.

비트플레이어: 공식 비트VM 프로젝트를 넘어서

비트플레이어는 비트VM의 혁신적 잠재력을 인식하고 비트코인 외부에서 그 응용을 모색하고 있습니다. 브리징을 넘어선 애플리케이션:

1. BitVM 추상화: BitVM 스타일의 스마트 컨트랙트, 사기 증명, 영지식 증명과 같은 재사용 가능한 구성 요소 개발.

2. 파이널리티 브리지: 자체 BitVM 브리지 구현인 파이널리티 브리지 테스트넷이 출시되었습니다.

3. 비트코인 롤업: 재귀적 BitVM 스마트 컨트랙트와 zkVM을 포함한 BitVM 추상화 기반의 롤업 프로토콜입니다.

비트레이어의 기여 검토

1. 스크립트 크기를 크게 줄이는 획기적인 Groth16 검증자 최적화를 구현했습니다.

2. 실행 가능한 최초의 유효성 검사기 청커 구현을 개발했습니다.

3. ASSERT 및 DISPROVE 트랜잭션을 포함한 핵심 구성 요소를 BitVM 브리지 프로토콜에 기여했습니다.

4. 비트코인 네이티브 롤업 및 zkVM과 같은 혁신적인 사용 사례를 탐색했습니다.