一文でわかるビットコイン Layer2 opZKP、ZKPを利用してビットコインを拡張する方法は？

著者：flowie，ChainCatcher

編集者：Marco，ChainCatcher

铭文の持続的な熱気は、ビットコインLayer2分野の急速な発展を刺激し、さまざまなソリューションが雨後の筍のように現れ、ビットコインの機能を拡張し、そのエコシステムを強化することを目指しています。bitVM中国コミュニティの最新の統計によると、ビットコインネットワークは少なくとも34種類のLayer2ソリューションを育んでいます。

ビットコインLayer2の急成長の背後には、多くの参入者がその巨大なナラティブスペースに期待を寄せています。現在、ビットコインの時価総額はおおよそイーサリアムの3倍ですが、ビットコインLayer2の市場スペースもイーサリアムLayer2の3倍以上に達する可能性はあるのでしょうか？

ナラティブスペースは巨大ですが、ビットコインLayer2は依然として初期探索段階にあり、イーサリアムLayer2と比較すると、後者はすでにRollupソリューションに対するコンセンサスをほぼ形成しています。ビットコインLayer2は、ライトニングネットワーク、RGBなどのネイティブソリューションや、イーサリアムのRollupを参考にした多様な技術ルートを探求しています。最近では、ゼロ知識証明（ZKP）技術に基づくopZKPやZKByteなどのソリューションが注目を集めており、ビットコインのLayer2能力をさらに拡張することを目指しています。

なぜビットコインエコシステムはZKPをより必要とするのでしょうか？ZKPはどのようにビットコインを拡張するのでしょうか？この記事では、opZKPを例にその実現ロジックを分析します。

opZKP：なぜビットコインはイーサリアムよりもZKPを必要とするのか？

铭文の爆発に伴い、ビットコインエコシステムには、イーサリアムエコシステムのような多様な金融プレイが実現されることが期待されています。

しかし、ビットコインとイーサリアムの設計上の本質的な違いにより、この目標は容易には達成できません。ビットコインは安全性を考慮して、そのスクリプト言語がチューリング不完全に設計されているため、いくつかの重要なプログラミング機能が欠けており、イーサリアムのようにほとんどのスマートコントラクトのデプロイをサポートすることができません。

ビットコインエコシステムにおける顕著な課題は、そのプログラミング能力の制限、特に計算と検証の面です。現在、ビットコインScriptPubkeyスクリプトのUTXOロック解除条件がコア計算能力として機能しており、そのモデル設計は簡素で、主に単純な取引検証に使用されるため、複雑なビジネスロジックを表現する能力が制限されています。イーサリアムと比較して、ビットコインネットワークのフルノードは基本的なUTXO残高とスクリプト署名のみを検証でき、より複雑なビジネスロジックの検証を処理することができません。ビットコインネットワークをチューリング完全に強化することが巨大なリスクをもたらすとすれば、ビットコインのプログラミング機能の欠如を補う可能なソリューションはあるのでしょうか？

この制約に直面して、Lightecチームは革新的なソリューションを提案しました：ZKP技術を使用してビットコインをアップグレードすることです。このソリューションは、チューリング完全でなければ完了できない複雑な計算をオフチェーンに移行し、ZKPを通じて簡潔な証明を生成します。その後、ビットコインスクリプト言語に新しいオペコードを導入することで、オフチェーンで実行された計算の証明をオンチェーンで検証できるようになります。この戦略は、ビットコインのチューリング不完全の制限を補うだけでなく、ビットコイン上でさまざまなアプリケーションをデプロイすることを可能にします。2023年4月、LightecチームはopZKPオペコードのアップグレードをビットコインのソフトフォークとして導入することを提案し、ビットコインの能力を拡張することを目指しています。

opZKPオペコードがアクティブ化されると、ビットコインネットワークはより広範なアプリケーションデプロイをサポートし、その機能とエコシステムを大幅に拡張し、ビットコインエコシステムの発展に新たな可能性を開くことが期待されます。

zkBTC：どのようにしてビットコインを分散型で「接続」してイーサリアムエコシステムにするのか？

ビットコインLayer2技術は成熟し、さまざまな複雑なアプリケーションを育むには、長い時間周期が必要です。opZKPが使用するZKP技術は非常に複雑であり、技術開発周期が長くなる可能性があります。ビットコインエコシステムが完全に成熟する前に、その価値の流動性をどのように実現するのでしょうか？

Lightecチームが構築したzkBTCアプリケーションは、解決策を提供します。zkBTCはZKPに基づくクロスチェーンブリッジで、ビットコインエコシステムが迅速にイーサリアムエコシステムに「接続」することを目的としています。WBTCのようなビットコインのクロスチェーンイーサリアムの中央集権的なソリューションと比較して、zkBTCはより分散型のようです。zkBTCはビットコインからイーサリアムへの資産移転に対して、より安全で透明な方法を提供します。

報告によれば、zkBTCアプリケーションは$zkBTCを発行する予定であり、これは$BTCと1:1で連動するERC-20トークンです。ユーザーは特定の数量の$BTCを指定されたビットコインアドレスに預け入れることで$zkBTCを鋳造でき、そのプロセス全体はオフチェーンで生成された預金のZKP証明を通じて行われます。その後、その証明はイーサリアムのスマートコントラクトで検証され、取引が実際に行われたことが確認されると、契約はユーザーに対応する数量の$zkBTCトークンを鋳造し、イーサリアムエコシステムで使用できるようにします。さらに、プロセス全体において、Lightecチームは指定されたビットコインアドレスの秘密鍵を保持していません。実際、opZKPオペコードがアクティブ化された後、指定されたアドレスは1つまたは複数の秘密鍵によって制御されない可能性があり、これによりプロセス全体の安全性と分散化が確保されます。

ユーザーが資産をイーサリアムからビットコインに引き戻す際、ユーザーはイーサリアムのスマートコントラクトを呼び出して一定数量の$zkBTCトークンを破棄し、オフチェーンで証明を生成する必要があります。その証明が検証されると、ユーザーは対応する数量のビットコインを受け取ります。前述のように、ビットコイン自体のチューリング不完全性がその複雑な検証能力を制限しているため、opZKPの新しいオペコードがアクティブ化されれば、イーサリアムのような簡便な検証プロセスを実現し、取引の真実性を確保し、クロスチェーンのクローズドループを形成することができます。opZKPオペコードがアクティブ化される前に、過渡的な技術ソリューションとして、取引のZKP証明は改ざん防止検証コンテナ（tamper-proof container）にデプロイされたスマートコントラクトを通じて検証され、このプロセスは検証が通過した後にのみ特定のUTXO（未使用の取引出力）を最終支払いに許可します。さらに、この改ざん防止検証コンテナは署名秘密鍵の安全性を確保し、誰も（Lightecチームやコンテナのオペレーターを含む）がこれらの重要な情報にアクセスできないようにします。

現在、LightecチームはzkBTCプロジェクトの開発を積極的に進めており、数ヶ月後にテストネットを立ち上げる予定です。同時に、チームはトークン経済モデルの初期構築を進めており、投資家や初期ユーザーに豊かなリターンを提供し、ユーザーやコミュニティに還元しつつopZKP提案のさらなる開発を支援し、ビットコインLayer2エコシステムの構築を共に推進しています。