什么是 BitVM？

BitVM，即比特币虚拟机，是 Robin Linus 在白皮书中描述的一个提议系统，它允许在比特币网络上执行复杂的计算和智能合约。 BitVM 的关键创新在于，不是在链上运行计算，而是使用一种新颖的证明者-验证者模型在链上验证计算。

白皮书指出，BitVM 引入了比特币合约和链下计算的新范式，提供图灵完备性，同时避免改变比特币共识规则。它通过在区块链上验证任意计算而无需在区块链上执行来实现这一点。

BitVM 的工作原理

BitVM 利用带有欺诈证明的证明者-验证者架构和挑战-响应协议来验证计算。证明者和验证者首先在链下协作，将程序编译成二进制电路格式。

电路中的每个逻辑门都由证明者控制的主根地址中的叶脚本表示。证明者承诺此主根地址内的完整电路，将其用作对整个程序的简洁承诺。

证明者和验证者还共同预先签署一组交易以启用质询-响应协议。设置完成后，双方在链上向 Taproot 地址存款以激活合约。

证明者现在可以在链外执行程序并将结果告知验证者。如果验证者认为结果无效，他们可以触发挑战交易。这迫使证明者揭示有争议的逻辑门的输入和输出，以证明其正确执行。经过多轮挑战-响应后，任何虚假声明都可以在链上得到证明。

这种方法通过将大量工作保持在链外来最大限度地减少链上计算和数据。区块链只参与当事人之间的纠纷。

潜在的好处

白皮书指出了 BitVM 的几个潜在好处：

1. 在不改变共识规则的情况下在比特币上启用图灵完备的智能合约

2. 通过将计算和数据保持在链外来最大程度地减少区块链拥塞

3. 允许两方之间在比特币上进行任意复杂的计算

4. 通过 Taproot 地址可以对整个程序进行简洁的承诺

5. 两方可以在链下进行协调，并在需要时通过链上验证来强制执行

6. 比在链上执行合约的成本更低

7. 欺诈证明保证安全——虚假声明可在链上证明

白皮书还将 BitVM 与以太坊的架构进行了比较。强调了一些差异：

1. BitVM 验证链下计算，而以太坊则在链上运行合约

2. BitVM 需要更多链下协调，以太坊则在链上

3. 与以太坊相比，BitVM 最大限度地减少了费用和区块链负载

4. BitVM 目前仅限于两方，而以太坊则支持多方合约

BitVM 以牺牲便利性为代价，追求最小的链上影响。但它实现了其他方式不可能实现的高级比特币合约。

局限性

最初的 BitVM 概念的一些限制和挑战：

1. 两方架构使得复杂的多方合约变得困难

2. 尚无对区块链预言机和外部数据的本机支持

3. 参与者处理复杂电路的计算要求很高

4. 尚无指定的方法来监控或查看 BitVM 合约状态

5. 主根地址空间限制限制了最大电路复杂性

BitVM 为比特币上的图灵完备智能合约引入了一种新颖的架构，无需改变共识规则。它讨论了验证链下计算如何在扩展功能的同时最大限度地减少区块链负载。

BitVM 为更先进的比特币合约和链外计算模型创建了新的设计空间。它仅关注核心的两方 BitVM 概念，作为进一步探索和发展的起点。