GOAT BitVM2 utilise le réseau Bitcoin comme couche de règlement et a construit un réseau de classificateurs décentralisé comme couche de calcul.
Source : GOAT Network
Le réseau GOAT a officiellement publié le livre blanc de GOAT BitVM2, proposant le premier protocole zkRollup natif de Bitcoin réalisable. Ce protocole, en s’appuyant sur les avantages du protocole BitVM2 original, introduit plusieurs innovations et résout de manière systématique les problèmes clés liés à la sécurité, au mécanisme de défi et aux incitations économiques, posant ainsi les bases de l’extension et de la programmabilité de l’écosystème Bitcoin.
Le potentiel et les limites réelles de BitVM2
Proposé par Robin Linus et l’équipe de ZeroSync en 2024, le protocole BitVM2 est un chemin innovant permettant de vérifier n’importe quel calcul sur la chaîne sans modifier le protocole de la blockchain Bitcoin, ouvrant la voie aux zkRollups Bitcoin et aux ponts inter-chaînes. Cependant, pour une application pratique, l’utilisation de BitVM2 pour des ponts inter-chaînes de niveau production pose encore les problèmes clés suivants :
- Opérateur (Operator) Attaque à double dépense : actuellement, BitVM2 permet à l’opérateur de soumettre un état vérifiable mais en réalité frauduleux (par exemple, provenant d’une chaîne forkée), ce qui peut déclencher un risque d’attaque à double dépense lors du retrait de fonds par l’utilisateur.
- Efficacité du processus de défi faible : Le mécanisme actuel utilise un système de mise en gage un-à-un de (, défiant la relation ), et le cycle de défi est long, entraînant des coûts de calcul et de coordination élevés. De plus, il ne prend pas en charge des montants de retrait flexibles, réduisant l’utilisation des fonds et l’expérience utilisateur.
- Manque d’incitations efficaces : Le protocole manque d’incitations efficaces pour stimuler la participation de divers acteurs dans l’écosystème de rollup, en particulier les challengers ne sont pas récompensés dans la plupart des cas, ce qui entraîne un manque de volonté de contester honnêtement et en temps opportun. Dans les systèmes qui reposent sur des incitations au financement participatif, les récompenses peuvent également être distribuées aux mauvais participants, ce qui affaiblit encore l’exactitude et l’efficacité des incitations.
GOAT BitVM2 : Trois innovations mécaniques
Le réseau GOAT, avec une perspective d’ingénierie, a lancé le plan d’amélioration GOAT BitVM2 et l’a déployé en tant que système d’exécution central du réseau GOAT, amenant pour la première fois le zkRollup Bitcoin à une mise en œuvre réelle. Ce plan repose sur trois mécanismes pour des améliorations fondamentales :
1. Couche de sécurité cryptoeconomique
En combinant la vérification du script natif de Bitcoin et le mécanisme de double punition de la couche de consensus du réseau GOAT, le coût pour les opérateurs malveillants est considérablement augmenté. Ce mécanisme maintient également une taille raisonnable de l’ensemble des opérateurs, garantissant une haute activité du système sous l’hypothèse des « nœuds honnêtes 1-of-n ».
2. Mécanisme de défi accéléré (Accelerated Dispute Resolution)
L’adoption d’un mécanisme de rotation des challengers en plusieurs tours a considérablement réduit le cycle de traitement des défis, réduisant le temps d’achèvement effectif à moins d’un jour.
3. Modèle économique de défi aligné sur les incitations (Incentive-Aligned Challenge Economy)
Les challengers réussis peuvent recevoir une “prime à la fraude” constituée du dépôt des proposeurs malveillants. Ce mécanisme augmente le taux de participation aux défis et aligne les incitations économiques entre le comportement de défi et le risque de malveillance des opérateurs.
Modèle d’Opérateur Général : Reconfiguration intégrée de l’économie et de l’architecture
Pour réaliser ce mécanisme, le réseau GOAT fusionne et reconstruit le système de rôles complexe séparé dans BitVM2.
Dans l’architecture traditionnelle de BitVM2, le système Rollup comprend divers rôles, tels que le séquenceur (Sequencer), le challenger (Challenger), l’opérateur (Operator) et les membres du comité (Committee). En raison des différences significatives dans les responsabilités et les coûts de ces rôles, concevoir un modèle économique et un mécanisme d’incitation pour Rollup qui soient équitables et efficaces devient une tâche extrêmement difficile.
L’innovation clé du réseau GOAT réside dans l’unification de ces rôles en une seule identité — l’opérateur universel (Universal Operator, abrégé en opérateur) — et par un mécanisme de rotation des rôles, permettant à tous les participants d’assumer à tour de rôle différentes responsabilités à différents moments. Tous les opérateurs doivent staker sur L2, et à chaque tour, ils seront affectés à un rôle spécifique, apportant les quatre grands avantages suivants :
- Équilibre entre revenus et coûts : Le réseau GOAT assure un équilibre relatif entre les revenus et les dépenses à long terme en alternant les opérateurs entre des rôles rentables et des rôles à coûts élevés, évitant ainsi que certains opérateurs supportent des coûts de calcul élevés sur le long terme.
- Mécanisme d’incitation aligné : le mécanisme de subvention croisée entre les différents rôles lisse les fluctuations de revenus, incitant les opérateurs à participer de manière honnête dans n’importe quel rôle.
- Réduire le seuil de participation : les petits et moyens nœuds n’ont pas besoin de supporter continuellement des coûts élevés, ce qui leur permet de participer facilement et d’améliorer le degré de décentralisation et d’ouverture du système.
- Renforcer la résilience du système : même si des opérateurs individuels se déconnectent, le système peut continuer à fonctionner grâce à une allocation flexible des rôles, évitant ainsi la dépendance à un point unique.
En résumé, le réseau GOAT unifie les rôles d’acteur tels que les ordonneurs, les calculateurs et les challengers en un pool de rôles composé d’opérateurs de mise. Tous les opérateurs assument successivement des responsabilités et sont soumis à un mécanisme de pénalité. Les proposeurs qui soumettent des états frauduleux seront punis, et les challengers qui ne remplissent pas leurs devoirs ou qui défient de manière malveillante seront également punis. Ce mécanisme garantit que le comportement honnête est économiquement optimal tout en empêchant la concentration à long terme des rôles entre les mains d’individus spécifiques grâce à un mécanisme de rotation clair, réduisant ainsi le risque de décentralisation.
Vue d’ensemble de l’architecture du protocole : un système fermé construit autour d’un opérateur général.
Cette architecture doit non seulement couvrir le processus d’entrée et de sortie des actifs entre chaînes (Bridge-In & Bridge-Out), mais aussi réaliser la soumission fiable des ensembles de séquenceurs, la coordination en chaîne du processus de défi, ainsi que la génération et la vérification efficaces des preuves zk. Voici les composants clés de l’architecture du protocole GOAT BitVM2 :
Modèle d’Opérateur Universel
Dans GOAT BitVM2, chaque opérateur général exécute le même logiciel et mise des BTC pour obtenir une qualification de participation. Grâce à une rotation déterministe ou à un mécanisme aléatoire basé sur le poids de la mise, ces opérateurs alternent les rôles suivants : séquenceur (Sequencer, responsable de la production de blocs), prouveur (Prover, générant des preuves zkSNARK), éditeur (Publisher, soumettant des données d’état à L1) et challenger (Challenger, utilisé pour contester des états frauduleux). Chaque opérateur passera par des rôles à la fois rentables et coûteux, évitant ainsi la concentration des rôles et améliorant la tolérance aux pannes du système grâce à la diversité.
Processus de dépôt et de retrait (Bridge-in et Bridge-out)
- Dépôt : l’utilisateur verrouille des BTC et obtient PegBTC sur L2.
- Retrait (Withdraw/Peg-out) : Pas besoin de dépendre de la validation L1 pour les scripts de retrait BitVM2 complexes. Au lieu de cela, GOAT utilise un mécanisme d’échange atomique (Atomic Swap) pour compléter directement le processus de retrait avec l’opérateur, tout en combinant un protocole anti-fraude pour garantir la sécurité et la fiabilité.
Engagement de l’ensemble des séquenceurs (Sequencer Set Commitment)
- L’opérateur soumet la racine de Merkle de son ensemble de clés publiques via l’OP_RETURN de la chaîne principale Bitcoin.
- L2 utilise la fonction d’introspection des transactions (Transaction Introspection) pour vérifier l’état historique des BTC et le faire correspondre à l’ensemble des ordonnateurs sur L1. Ce design ne nécessite pas de modifier les règles de consensus de Bitcoin, tout en réalisant une forte alignement avec l’état natif des BTC.
Traitement efficace des litiges et performance renforcée par zkMIPS
Pour que le zkRollup natif de Bitcoin soit réalisable, il doit disposer d’un système efficace de détection de fraudes et de traitement des litiges. Le GOAT BitVM2 fait les conceptions suivantes en matière de modèles de défis et de performances de preuve :
Mécanisme de sélection aléatoire des challengers sur plusieurs tours (Multi-Round Random Challenger Selection)
Lorsque des challengers sont nécessaires (comme lors du processus de remboursement de l’opérateur), le système sélectionnera au hasard un challenger parmi tous les nœuds déjà mis en jeu. Si ce challenger ne lance pas de défi à temps, le système choisira au hasard un nouveau challenger en remplacement. Si le nouveau challenger réussit à identifier la fraude et lance un défi, tous les challengers précédents qui n’ont pas rempli leurs fonctions seront punis (leur mise sera confisquée). Il est important de noter que n’importe qui peut lancer un défi à n’importe quel tour, ce qui maintient la sécurité de l’hypothèse “1-of-n participants honnêtes”.
De plus, la répartition aléatoire des rôles et le mécanisme de mise entièrement punissable empêchent efficacement les comportements tels que les attaques par corruption, l’extorsion de style rançon et les interférences malveillantes.
Exécution sur chaîne et hors chaîne (On-Chain and Off-Chain Execution)
La majeure partie de la logique de calcul (par exemple, la génération de ZKP, la vérification des fraudes, les scripts d’interaction BitVM2, etc.) est exécutée en L2, et seuls les résultats finaux (soumission de statut, gestion des défis, actions de slashing, etc.) sont téléchargés en L1. Cette conception réduit considérablement les coûts de gaz on-chain tout en garantissant la vérifiabilité dans l’ensemble du système.
Amélioration des performances ZKP : zkMIPS développé en interne
Le zkMIPS développé par GOAT est un zkVM compatible avec l’ensemble d’instructions MIPS, optimisé pour les performances des arrière-plans STARK/SNARK. En traitant par lots plusieurs blocs et en générant un unique témoignage à intervalles réguliers (comme toutes les heures), le prouveur de GOAT a atteint une efficacité de coût très élevée. Dans les défis, la méthode « table de vérité » de BitVM2 peut également être utilisée pour localiser les points de controverse, permettant ainsi de résoudre rapidement les différends.
Résumé
Comparé à l’original BitVM2 : plus rapide, plus stable, plus concret
GOAT BitVM2 utilise le réseau Bitcoin comme couche de règlement et construit un réseau de validateurs décentralisé comme couche de calcul. Sous l’hypothèse des « participants honnêtes 1 sur n », ce schéma résout avec succès les problèmes clés liés aux retraits de montants flexibles et à l’incitation insuffisante des challengers dans BitVM2. Pour accélérer la vérification optimiste, GOAT introduit un mécanisme de défi en plusieurs tours, augmentant considérablement l’efficacité et l’efficacité de la détection des fraudes. De plus, combiné à la capacité de générer des preuves ZK de manière efficace avec zkMIPS, GOAT BitVM2 devient le protocole zkRollup le plus sécurisé et performant de l’écosystème Bitcoin actuel, avec l’espoir d’accélérer considérablement la mise en œuvre pratique de BitVM2 sur le marché.
Non seulement des percées ont été réalisées sur le plan de l’architecture technique, mais le GOAT BitVM2 a également construit un puissant système économique basé sur la rotation d’opérateurs généraux. Ce système garantit une répartition équitable des responsabilités entre tous les stakers, y compris les ordonneurs, les prouveurs, les challengers et les éditeurs. Grâce à la répartition des frais de transaction, aux primes pour fraude et aux mécanismes de pénalité, le protocole encourage les comportements honnêtes tout en infligeant des sanctions économiques aux comportements malveillants, créant ainsi un écosystème décentralisé durable, équitable et résilient.
GOAT BitVM2 en tant que premier protocole zkRollup Bitcoin véritablement opérationnel, a réalisé :
- Sécurité native et compatibilité sans hard fork
- Mécanisme de défi rapide
- Reconfiguration des incitations économiques
- Moteur de preuve à connaissance nulle efficace
- BitVM2 passe du modèle théorique à la pratique d’ingénierie
Veuillez consulter le texte intégral du livre blanc :
