比特币Layer2 opZKP：如何利用ZKP拓展比特币？

作者：flowie，ChainCatcher

编辑：Marco，ChainCatcher

铭文的持续火热，刺激着比特币Layer2领域的迅速发展，各类解决方案如雨后春笋般涌现，旨在扩展比特币的功能并增强其生态系统。根据bitVM中文社区的最新统计，比特币网络已孕育出至少34种Layer2解决方案。

比特币Layer2的爆火背后，是众多入局者对于其巨大叙事空间的期待。目前，比特币的市值大约是以太坊的三倍，比特币Layer2的市场空间是否也能达到以太坊Layer2的三倍或更高？

尽管叙事空间巨大，比特币Layer2仍处于早期探索阶段，与以太坊Layer2相比，后者已基本形成了对Rollup方案的共识。比特币Layer2正在探索多种技术路线，包括闪电网络、RGB等原生方案，以及借鉴以太坊的Rollup等。近期，以零知识证明（ZKP）技术为基础的opZKP和ZKByte等方案开始崭露头角，旨在进一步扩展比特币的Layer2能力。

为什么比特币生态更需要ZKP？ZKP又如何拓展比特币？本文将以opZKP为例来分析其中的实现逻辑。

opZKP：为什么比特币比以太坊更需要 ZKP？

随着铭文爆发后，比特币生态被寄予厚望，即实现像以太坊生态一样的多样金融玩法。

但是，由于比特币和以太坊在设计上的本质差异，这一目标并不易实现。比特币基于安全考虑，其脚本语言被设计为图灵不完备，因此缺乏一些关键的编程功能，无法像以太坊一样支持大多数智能合约的部署。

在比特币生态中，一个显著的挑战是其编程能力的限制，尤其是计算和验证方面。目前比特币ScriptPubkey脚本中的UTXO解锁条件作为核心计算能力，其模型设计精简，主要用于简单的交易验证，因此限制了其表达复杂业务逻辑的能力。相比以太坊，比特币网络全节点仅能验证基本的UTXO余额和脚本签名，无法处理更复杂的业务逻辑验证。如果说强改比特币网络为图灵完备会让其面临巨大风险，那么有没有一种可能的方案可以弥补比特币编程功能的缺失？

面对这种局限，Lightec团队提出了一个创新性解决方案：使用ZKP技术升级比特币。该方案通过将需要图灵完备才能完成的复杂计算转移到链下进行，并通过ZKP生成一个简明的证明。随后，通过在比特币脚本语言中引入新的操作码，可以在链上验证任意链下已执行计算的证明。这一策略不仅弥补了比特币图灵不完备的限制，而且使得在比特币上部署各种应用成为可能。2023年4月，Lightec团队提议opZKP操作码升级作为比特币的软分叉来引入这一新操作码，旨在扩展比特币的能力。

一旦opZKP操作码被激活，比特币网络有望支持更广泛的应用部署，极大地拓展其功能和生态系统，为比特币生态的发展开辟新的可能性。

zkBTC：如何让比特币以去中心化方式“嫁接”以太坊生态？

比特币Layer2技术走向较为成熟并孕育出各类复杂应用，需要一个较长的时间周期。opZKP 使用的ZKP技术较为复杂，可能面临一个不短的技术开发周期。在比特币生态尚未完全成熟之前，如何实现其价值的流动性？

Lightec团队构建的zkBTC应用提供了一个解决方案。zkBTC是一个基于ZKP的跨链桥，旨在帮助比特币生态快速“嫁接”以太坊生态。相比于WBTC这类比特币跨链以太坊的中心化方案， zkBTC似乎更为去中心化。zkBTC为比特币到以太坊的资产转移提供了一种更加安全透明的方法。

据悉，zkBTC应用将发布$zkBTC，这是一个与$BTC 1:1挂钩的ERC-20代币。用户可以存入特定数量的$BTC到指定的比特币地址以铸造$zkBTC，整个过程通过在链外生成一个已存款的ZKP证明；然后该证明在以太坊智能合约上验证，确认交易如实发生后，合约将为用户铸造相应数量的$zkBTC代币，让其可以在以太坊生态中使用。此外，整个过程中，Lightec团队并不掌握所指定比特币地址的私钥。实际上，当opZKP操作码激活后，所指定的地址可以不由一个或多个私钥控制，以此确保整个过程的安全性和去中心化。

而当用户将资产从以太坊赎回到比特币上，用户必须调用一个以太坊智能合约来销毁一定数量的 $zkBTC 代币，并在链外生成证明。该证明一旦被验证，用户将得到相应数量的比特币。前文提到由于比特币本身的图灵不完备性限制了其复杂验证能力，若opZKP的新操作码得到激活，便能实现像以太坊那样的简便验证过程，确保交易的真实性，并形成跨链闭环。在opZKP操作码激活之前，作为一种过渡技术方案，交易的ZKP证明将通过部署在防篡改验证容器（tamper-proof container）中的智能合约进行验证，这一过程仅在验证通过后才会授权某些UTXO（未花费的交易输出）进行最终支付。此外，这种防篡改验证容器还能确保签名私钥的安全，防止任何人（包括Lightec团队或容器操作者）访问这些关键信息。

目前，Lightec团队正积极开发zkBTC项目，并预计在数月后上线测试网。同时，其团队正在初步构建代币经济模型，旨在为投资者和早期用户创造丰厚回报，回馈用户和社区的同时支持opZKP提案的进一步开发，共同推进比特币Layer2生态系统的建设。