BitVMの概要：ビットコインに有効性の証明をもたらす

BitVMはビットコインのエコシステムにおける最新のホットなプロトコルであり、ビットコイン上に構築されたすべてのプロジェクトに利益をもたらす可能性を秘めています。BitVMの設計と、それがビットコインにもたらす新たな可能性についてお話ししましょう。

「ビットコイン・シーズン2^[3]」が進行中であり、開発者もユーザーも、ビットコインのプロジェクトを構築することに興奮しています。プロジェクトが始動し、ビットコイン上に構築するという永遠の課題を解決するための新しいユースケースやアプローチをもたらすことに興奮しています。

ビットコインはスケーラブルではありません。ブロックスペースが限られているため、ネットワークの混雑時には取引手数料が乱高下する可能性があります。1秒間に処理されるトランザクションはわずか7件で、各ブロックには約1MBのデータしか含まれていないため、何十億ものユーザーに利用されるにはビットコインだけでは不十分です。ソリューション^[4]を拡張する必要があります。

ビットコインのL2s^[5]（レイヤー2ブロックチェーン）では、ビットコインのスケーラビリティを向上させ、新機能を導入するために多くの作業が行われてきました。今日、Bitcoin^[6]上に構築された数十のプロジェクトがあり、最も有望な研究・革新分野の1つがBitcoin Rollups^[7]です。高いレベルでは、Bitcoin Rollupsは、トランザクションがオフチェーンで発生し、ブロックチェーンに提出される個々の状態変更に「ロールアップ」されることを可能にします。

しかし、この証明システムをBitcoinに導入するには課題があります。

BitVMとは

BitVM^[8]は、ビットコイン上の不正証明を可能にするプロトコル/ルールセットであり、開発者はすぐに使用することができます。BitVMのコアデザインは、計算をオフチェーンに移動し、ビットコインブロックチェーン上に不正証明メカニズムを実装します。

BitVMはビットコイン上での不正の証明を可能にします。

BitVMのホワイトペーパーは、Robin Linus氏によって2023年10月に発表されました（Robin氏がZeroSync^[9]チームの一員であることは注目に値します。proof-of-knowledgeシステムの開発に取り組んでいる。

BitVMは、ソフトウェアで実装された実際の仮想マシン（イーサリアムの仮想マシンなど）ではなく、参加者が事前に従うことに同意する分散プロトコル/ルールセットと考えることができます。Bitcoin Ordinals^[10]の仕組みと同様に、参加者がルールにオプトインする社会的合意要素があり、それらのルールはプロトコルレベルでは完全に強制されません。

BitVMが非常にエキサイティングなのは、ビットコイン上で任意の回路を検証するためのチャレンジ・レスポンス・プロトコルを提供することです。もし実装されれば、BitVMプロトコルは楽観的なロールアップや双方向のBTCアンカーなどを構築するために使用することができ、ビットコイン上に構築する他のプロジェクトに利益をもたらす可能性があります。

BitVMはどのような問題を解決するのでしょうか？

Bitcoin上に構築するプロジェクトであれば、チェーンとやりとりするのがどれほど難しいかを知っています（そしてHiroでは、この痛みを身をもって知っています）。ビットコイン上に構築することの課題の1つは、ビットコインが複雑な計算を処理する能力を持っていないことです。

スマートコントラクトはありません。仮想マシンもありません。プログラマビリティは、開発者がオペコード^[11]（演算コード）で構築できるものに限られており、その機能は限られています。新しいオペコードを導入するには、BIPとビットコインフォーク（これは非常に難しい）が必要です。

そのため、フォークや新しいオペコードがない場合、限られたプログラマビリティしか残りません。

1. 双方向のBTCアンカリングを構築する場合、方程式から信頼を取り除くのは困難です。今日、ほとんどのBTCアンカリングでは、単一の機関または複数の署名者を管理するコンソーシアムのいずれかのカストディアンが入出金を処理します。これは「書き込み問題」と表現されることもある。Stacksエコシステムでは、今後予定されているNakamotoアップグレード^[12]に最小限のトラストブリッジが含まれます。

2. 計算やトランザクションをロールアップによってオフチェーンに移動させる場合、ビットコイン自体でオフチェーンデータを検証・確認するのは困難です。これは検証の問題です。

これらの問題の両方に対して、BitVMはBitcoin L1にチャレンジ/レスポンスプロトコルを実装することで、劇的な設計の改善を解き放つことができます。

BitVMはどのように機能するのでしょうか？

BitVMをプロトコルまたはルールのセットとして考えるのは良い方法です。2つのパーティがこれらのルールに従うことにあらかじめ同意していれば（つまり、互いに協力する必要があるということです）、どのようなチャレンジ・レスポンス・ゲームでもプレイすることができます。理論的には、これはビットコイン上の任意の複雑な手続き（これらの手続きの実際の実行はオフチェーンで行われる）を検証/証明するために使用することができます。

具体的な例を挙げてみましょう。

アリスとボブがコインフリップゲームをしたいとします。各プレイヤーは0.5BTCをポットに入れる。以下は、彼らがBitVMを使ってゲームをする方法です（簡単にするために多くの詳細は省略されています）:

1. アリスとボブは、BitVMプロトコルに従うことに同意します。

2. 表側が値H0、裏側が値H1で表されるとします。アリスは、他の2つの値、例えばP0とP1を選び、それらをハッシュ化することによって、H0とH1を生成します。P0はH0の「原画像」と呼ばれ、P1はH1の原画像と呼ばれます。

3. アリスはH0とH1の値をボブと共有します（実際、アリスはこれらのハッシュを取り消し不能な形で「約束」しているので、後で別の値を主張することはできません）。ボブは元の値P0とP1を知りません（そしてこれらの値を「推測」するのは非常に難しいので、ボブは魔法のようにそれらを発見することはないと安全に仮定できます）。

4. アリスとボブは事前に2つの取引にサインします。

1. チャレンジのトランザクションでは、ボブは基本的に以下のスクリプトを含めます。H0とハッシュした場合、Bobはその値が正であることを知る。H1とハッシュした場合、それは負である。さらに、スクリプトには時間ロックがあり、期限までに応答がない場合、ボブは賞金プールを手にする。

2. 応答トランザクションで、アリスは対応する元の画像、P0またはP1を含めることによって、コインフリップの結果を「明らかに」することができます。アリスがP0かP1以外の値を含むか、2つの値を含むか、またはP0かP1以外の値を含む場合、ボブはポットを獲得する。そうでない場合、値がP0(頭)であれば、アリスがポットを得る。

5. さて、ゲームを始める準備ができた。 アリスはコインをはじくが、結果はまだ明かさない。ボブはチャレンジ・トランザクションを発行し、アリスはレスポンス・トランザクションをブロードキャストする。不正検知」ロジックは前述のスクリプトを使ってチェーン上で実行される。明らかに、これは些細で意図的に作られた例であるが、重要な考え方を示している。もう少し複雑な例として、Super Testnetという開発者が考案した三目並べゲームを考えてみよう。GitHubのリポジトリはこちら^[13]でチェックできますし、今日「ビットタックトー^[14]」をプレイすることもできます。 Super Testnetが実際にHiroにゲームを見せたので、以下でご覧ください：

Bitvm Crash Course on Youtube ^[15]

ゲームの高度なコンポーネントを紹介します: