比特幣Layer2 opZKP：如何利用ZKP拓展比特幣？

为什么比特币比以太坊更需要 ZKP？

作者：flowie，ChainCatcher

編輯：Marco，ChainCatcher

銘文的持續火熱，刺激著比特幣Layer2領域的迅速發展，各類解決方案如雨後春筍般湧現，旨在擴展比特幣的功能並增強其生態系統。根據bitVM中文社群的最新統計，比特幣網路已孕育出至少34種Layer2解決方案。

比特幣Layer2的爆火背後，是許多入局者對於其巨大敘事空間的期待。目前，比特幣的市值大約是以太坊的三倍，比特幣Layer2的市場空間是否也能達到以太坊Layer2的三倍或更高？

儘管敘事空間巨大，比特幣Layer2仍處於早期探索階段，與以太坊Layer2相比，後者已基本形成了對Rollup方案的共識。比特幣Layer2正在探索多種技術路線，包括閃電網路、RGB等原生方案，以及借鏡以太坊的Rollup等。近期，以零知識證明（ZKP）技術為基礎的opZKP和ZKByte等方案開始嶄露頭角，旨在進一步擴展比特幣的Layer2能力。

為什麼比特幣生態更需要ZKP？ ZKP又如何拓展比特幣？本文將以opZKP為例來分析其中的實作邏輯。

opZKP：為什麼比特幣比以太幣更需要ZKP？

隨著銘文爆發後，比特幣生態被寄予厚望，即實現像以太坊生態一樣的多樣化金融玩法。

但是，由於比特幣和以太坊在設計上的本質差異，這一目標並不易實現。比特幣是基於安全考慮，其腳本語言被設計為圖靈不完備，因此缺乏一些關鍵的程式功能，無法像以太坊一樣支援大多數智慧合約的部署。

在比特幣生態中，一個顯著的挑戰是其程式設計能力的限制，尤其是計算和驗證方面。目前比特幣ScriptPubkey腳本中的UTXO解鎖條件作為核心運算能力，其模型設計精簡，主要用於簡單的交易驗證，因此限制了其表達複雜業務邏輯的能力。相較於以太坊，比特幣網路全節點僅能驗證基本的UTXO餘額和腳本簽名，無法處理更複雜的業務邏輯驗證。如果說強改比特幣網路為圖靈完備會讓其面臨巨大風險，那麼有沒有可能的方案可以彌補比特幣程式設計功能的缺失？

面對這種限制，Lightec團隊提出了一個創新解決方案：使用ZKP技術升級比特幣。此方案透過將需要圖靈完備才能完成的複雜計算轉移到鏈下進行，並透過ZKP產生一個簡明的證明。隨後，透過在比特幣腳本語言中引入新的操作碼，可以在鏈上驗證任意鏈下已執行計算的證明。這項策略不僅彌補了比特幣圖靈不完全的限制，也使得在比特幣上部署各種應用成為可能。 2023年4月，Lightec團隊提議opZKP操作碼升級作為比特幣的軟分叉來引入這一新操作碼，旨在擴展比特幣的能力。

一旦opZKP操作碼被激活，比特幣網路有望支援更廣泛的應用部署，大大拓展其功能和生態系統，為比特幣生態的發展開闢新的可能性。

zkBTC：如何讓比特幣以去中心化方式「嫁接」以太坊生態？

比特幣Layer2技術走向較為成熟並孕育出各類複雜應用，需要一個較長的時間週期。 opZKP 使用的ZKP技術較為複雜，可能面臨一個不短的技術開發週期。在比特幣生態尚未完全成熟之前，如何實現其價值的流動性？

Lightec團隊建構的zkBTC應用提供了一個解決方案。 zkBTC是一個基於ZKP的跨鏈橋，旨在幫助比特幣生態快速「嫁接」以太坊生態。相較於WBTC這類比特幣跨鏈以太坊的中心化方案， zkBTC似乎更為去中心化。 zkBTC為比特幣到以太坊的資產轉移提供了一種更安全透明的方法。

據悉，zkBTC應用程式將發布$zkBTC，這是一個與$BTC 1:1掛鉤的ERC-20代幣。用戶可以存入特定數量的$BTC到指定的比特幣地址以鑄造$zkBTC，整個過程通過在鏈外生成一個已存款的ZKP證明；然後該證明在以太坊智能合約上驗證，確認交易如實發生後，合約將為用戶鑄造相應數量的$zkBTC代幣，讓其可以在以太坊生態中使用。此外，在整個過程中，Lightec團隊並不掌握所指定比特幣地址的私鑰。實際上，當opZKP操作碼啟動後，所指定的位址可以不由一個或多個私鑰控制，以確保整個過程的安全性和去中心化。

而當用戶將資產從以太坊贖回到比特幣上，用戶必須調用一個以太坊智能合約來銷毀一定數量的$zkBTC 代幣，並在鏈外生成證明。該證明一旦被驗證，用戶將獲得相應數量的比特幣。前文提到由於比特幣本身的圖靈不完備性限制了其複雜驗證能力，若opZKP的新操作碼得到激活，便能實現像以太坊那樣的簡便驗證過程，確保交易的真實性，並形成跨鏈閉環。在opZKP操作碼啟動之前，作為過渡技術方案，交易的ZKP證明將透過部署在防篡改驗證容器（tamper-proof container）中的智能合約進行驗證，這一過程僅在驗證通過後才會授權某些UTXO（未花費的交易輸出）進行最終支付。此外，這種防篡改驗證容器還能確保簽署私鑰的安全，防止任何人（包括Lightec團隊或容器操作者）存取這些關鍵資訊。

目前，Lightec團隊正積極開發zkBTC項目，並預計在數月後上線測試網。同時，其團隊正在初步建立代幣經濟模型，旨在為投資者和早期用戶創造豐厚回報，回饋用戶和社群的同時支持opZKP提案的進一步開發，共同推進比特幣Layer2生態系統的建設。