比特幣不僅是歷史上第一種加密貨幣，也是迄今爲止最成功的一種。它確實在點對點支付方面實現了革命性的進步，但在擴展性及執行復雜且全能的智能合約方面，其能力受到了極大的限制。這些問題已經引起了區塊鏈社區的廣泛關注，而且隨着比特幣用戶數量的增加，解決擴展問題的緊迫性愈發凸顯。

在比特幣初創時期，早期的開發者就曾討論過建立一個既能處理智能合約又能支持去中心化應用的區塊鏈的必要性。然而，比特幣創立的初衷卻是爲了提供一種安全、獨立且不依賴第三方的價值保存與跨境交易方式。區塊鏈作爲比特幣的支撐技術，其潛力遠不止作爲支付系統，這一點在以太坊引入圖靈完備的編程能力後才得以完全發揮。

到了2023年底，Robin Linus發布的一篇白皮書讓比特幣社區看到了希望的曙光。他提出了一種名爲BitVM的新計算模式，這一模式能夠將智能合約的功能和圖靈完備性引入比特幣，這意味着未來可以在比特幣上運行各種程序，從遊戲到復雜的合約。隨着這一突破性技術的展開，了解它爲社區帶來的可能性和機會變得至關重要。本文將詳細介紹BitVM的工作原理和需注意的關鍵點。

BitVM是什麼？

來源: Trust Machines

Robin Linus最新發布的白皮書介紹了一種名爲BitVM的比特幣虛擬機。這是一個旨在通過引入圖靈完備智能合約來擴展比特幣功能的計算平台，從而使比特幣獲得與以太坊虛擬機（EVM）相似的能力，同時不會影響到現有的網路共識規則。

盡管BitVM並非首個旨在拓寬比特幣應用範圍的項目，比特幣本身最初設計目標是完成如資產交易等簡單操作，之前已有多次嘗試在其網路上增加更多功能。其中包括像閃電網絡和Liquid網路等第二層解決方案。近期，BitVM技術脫穎而出，它在擴展比特幣網路方面展現出了更大的潛力。

如前所述，BitVM無需修改比特幣當前的共識規則。它通過使用時間鎖、哈希鎖和復雜的主根樹系統等技術構建，形成一個能夠執行復雜合約和運算的平台。借此，BitVM不僅能夠處理各種計算問題，還能將比特幣網路的能力提升至與其他圖靈完備系統同等的水平。

什麼是圖靈完備智能合約？
圖靈完備性描述的是一種系統能力，它能夠解決任意計算問題，只要系統有足夠的資源和時間。圖靈完備的智能合約可以處理任何計算請求的邏輯。這一概念在區塊鏈社區中極爲重要，因爲它賦予了區塊鏈網路強大的力量和廣泛的應用靈活性。

比特幣的智能合約設計初衷是簡單且非圖靈完備，主要是因爲它們最初並未設計來處理代幣化或去中心化應用的開發。因此，BitVM的加入標志着比特幣發展上的一次重大突破，極大地擴展了比特幣的功能邊界。

BitVM與EVM有何不同？

盡管BitVM的目標是爲比特幣系統增加圖靈完備的智能合約功能，但它與以太坊虛擬機（EVM）提供的智能合約並不完全一樣。以太坊和Solana等智能合約區塊鏈將它們的虛擬機完整地整合到了區塊鏈結構中。相比之下，BitVM則作爲一個可選附加功能存在於比特幣區塊鏈上，用戶可以根據需要選擇啓用。

BitVM雖試圖模擬其他具備圖靈完備智能合約的區塊鏈，但其功能受到了一定限制。比如，使用EVM的產品需要以太坊區塊鏈本身的安全性來保障合約的安全，而BitVM產品則同時依賴於比特幣的安全性和參與者的誠信。在BitVM中，參與者需要在規定的挑戰期內提交反欺詐證據，這一要求顯著影響了BitVM在應對系統故障時的處理策略。

EVM與BitVM在鏈上交互的方式也大相徑庭。由於比特幣本身不支持復雜的智能合約，BitVM的絕大多數計算操作都在鏈外執行，以此避免主鏈過載。而EVM的計算完全在鏈上進行。正因爲這些顯著的區別，一些比特幣社區的成員認爲BitVM並不構成一個完整的虛擬機。

BitVM如何工作?

BitVM實質上是一種建立在比特幣區塊鏈基礎之上的二層技術方案，與以太坊中的樂觀卷疊（Optimistic Rollups）類似。BitVM也採用欺詐證明與挑戰-響應機制，並利用時間鎖、哈希鎖和大型主根樹系統等基礎加密技術來支持復雜的計算過程。比特幣的主根樹系統更新允許用戶在鏈下交換大量數據，並最終將結果回傳至比特幣區塊鏈。時間鎖和哈希鎖作爲安全措施，確保了交易的有條件執行。

在BitVM中，一個名爲“證明者”的參與者啓動一個程序，並與“驗證者”合作以確認該程序的有效性。這一過程主要在鏈外進行，大大減少了其對比特幣主鏈的負擔。這種雙方協議依托於比特幣鏈上的合同，通過一系列交易來定義證明者和驗證者之間的關係。

證明者需要逐步證實其程序的每一個部分，並挑戰驗證者反駁其程序中的不實之處。經過必要的審核並確認程序真實有效後，證明者和驗證者將共同籤署確認交易。如果證明者提出不實內容或行爲不端，驗證者有權提出挑戰，使得該交易無法完成。

雙方在開始挑戰-響應程序前都需預先支付一定的保證金，確保只有經過充分驗證的正確數據才會被記錄在比特幣的永久帳本中。如果證明者存在欺詐行爲，他們將失去保證金；同理，如果驗證者未能履職或錯誤驗證，他們也會損失保證金。這種經濟上的激勵措施確保了系統的誠信與效率，任何試圖欺詐的行爲都將導致存款的損失。

爲何選擇BitVM？

BitVM的推動者Robin Linus指出，BitVM主要是作爲比特幣的擴容方案。更有趣的是，BitVM的強大能力還能夠擴展其功能範圍，帶來更多的應用場景。以下是幾種BitVM可以增強比特幣區塊鏈的方法：

1）去中心化金融（DeFi）：BitVM使開發者能夠爲DeFi領域開發各種去中心化應用（dApps），如衍生品交易平台、預測市場和去中心化交易所等。

2）數據驗證：BitVM還可用於數據驗證，這對於研究機構和數據分析行業的參與者尤其有用。

3）自動支付：BitVM在自動化商品和服務支付方面也顯得非常實用。該技術使自由職業者、商家及遠程工作者能夠通過自動化比特幣支付解決方案獲得收入。

4）遊戲：設想一個在比特幣區塊鏈上運行任何應用的世界，包括各種遊戲。遊戲開發者可以利用BitVM支持的智能合約，爲撲克和國際象棋等遊戲開發去中心化應用。

5）跨鏈互通：BitVM的另一大優點是能夠實現比特幣與其他區塊鏈的連接。例如，與比特幣區塊鏈相連的側鏈可以利用EVM技術。這意味着通過BitVM，用戶能夠使用類似於直接使用EVM時的功能和產品。

機遇與挑戰

BitVM的推出既帶來了機遇也帶來了挑戰。鑑於BitVM爲比特幣區塊鏈上的開發者提供了強大的支持，我們需要清楚地認識到使用它所涉及的各種可能性和風險。

機遇

1）無需軟分叉：BitVM最大的優點之一是它支持在比特幣上實施二層計算，而無需修改網路的共識規則或拖慢區塊鏈速度。復雜的計算和驗證過程都在鏈外完成，之後再在主鏈上進行確認，這既保持了比特幣區塊鏈的特性，又有效減輕了主鏈的負擔。

2）實現側鏈橋接：BitVM支持跨鏈互通，有潛力構建更少依賴中介的去中心化橋梁，從而減少審查、欺詐和操縱的風險。

3）降低交易費用：比特幣的交易費用有時會異常高昂。BitVM能通過將大量數據和計算保持在鏈外，來減少這一開銷。

4）提高安全性：BitVM內置的挑戰-響應機制能有效防止惡意行爲，加強了交易雙方的安全性。這與可能涉及多個參與方、更易受到安全威脅的EVM系統形成了對比。

挑戰

1）計算負擔：BitVM用戶需要承擔高額的計算負擔，這主要是由於其復雜的代碼和鏈外計算的需求。

2）雙方交易結構的限制：BitVM設計爲只支持兩方之間的交易，這可能限制了它能夠支持的協議類型，特別是那些需要多方參與的應用。

3）智能合約應用的局限性：鑑於BitVM還處於發展的早期階段，其智能合約在實際應用中面臨一些限制。例如，BitVM目前可能還不支持預言機，而這類工具通常對於執行天氣預測或加密貨幣市場數據分析等任務是必需的。

社區對BitVM的反應

對比特幣進行修改通常會遇到阻力，BitVM也未能幸免。盡管有些區塊鏈愛好者對這種新技術持樂觀態度，但很多人也提出了這項創新可能引發爭議的理由。例如，有比特幣社區的成員在認識到BitVM與以太坊等完善的智能合約區塊鏈存在顯著差異後，評論道“它並非一個“完整的虛擬機”。

來源: @muneeb on X

比特幣愛好者Eric Wall在推特上發表觀點，他認爲雖然BitVM在理論上非常引人注目，但在實際應用上存在缺陷。他形容BitVM既是“令人興奮的創新”，同時也是一個“技術上的死胡同”。另一位比特幣核心開發者Adam Back也對BitVM持保留態度，他認爲這項技術是一種技術倒退。

來源： @ercwl on X

白皮書評論者Super Testnet將BitVM稱爲“可能是比特幣腳本歷史上最令人興奮的發現”。這項技術爲比特幣帶來了新的可能性，且不需要進行任何分叉或修改共識機制。爲了進一步推廣BitVM的實際應用，如Dylan LeClair和Sam Parker等領域內的積極參與者建議，BitVM若與閃電網絡結合使用，將能有效支持更多去中心化應用的功能。

總結

雖然BitVM仍處於發展初期，但它已經成爲比特幣擴容方案中一項強有力的新成員。隨着比特幣對圖靈完備智能合約的需求不斷增長，BitVM展現出了解決比特幣可擴展性問題的潛力。盡管這項技術存在高計算需求和應用場景有限等挑戰，但BitVM帶來的各種機遇是顯而易見的。開發者們還在努力解決BitVM的各種限制，但它仍表現出強大的潛力，有望擴展比特幣的功能並增強其處理更復雜交易的能力。