Pengetahuan Dasar BitVM: Implementasi Bukti Penipuan dan ZK Fraud Proof

Bukti penipuan adalah solusi teknologi yang banyak digunakan di bidang blockchain, yang pertama kali berasal dari komunitas Ethereum, dan diadopsi oleh Layer2 Ethereum seperti Arbitrum dan Optimism. Setelah munculnya ekosistem Bitcoin pada tahun 2023, Robin Linus mengusulkan skema BitVM, dengan bukti penipuan sebagai ide inti, yang didasarkan pada teknologi yang sudah ada di Bitcoin, memberikan model keamanan baru untuk layer kedua Bitcoin atau jembatan.

BitVM telah mengalami beberapa evolusi versi teori, dari BitVM0 yang awalnya menggunakan gerbang logika sebagai elemen dasar, hingga BitVM2 yang kemudian berfokus pada ZK Fraud Proof dan sirkuit verifikasi Groth16, dengan jalur implementasi teknis yang semakin matang. Beberapa proyek seperti Bitlayer, Citrea, BOB, Fiamma, dan GoatNetwork telah melakukan implementasi dengan berbagai versi berdasarkan teknologi BitVM.

Artikel ini akan mengambil contoh skema bukti penipuan Optimism, menganalisis skemanya yang didasarkan pada mesin virtual MIPS dan bukti penipuan interaktif, serta pemikiran utama dari bukti penipuan yang dikembangkan dengan ZK.

OutputRoot dan StateRoot

Optimism adalah proyek Optimistic Rollup yang terkenal, yang arsitekturnya terdiri dari sequencer dan smart contract di blockchain Ethereum. Setelah sequencer memproses data transaksi, data tersebut akan dikirim ke Ethereum. Siapa pun dapat menjalankan klien node Optimism, mengunduh data yang diunggah oleh sequencer, dan mengeksekusi transaksi secara lokal untuk menghitung hash status set saat ini dari Optimism.

Jika sequencer mengunggah hash status set yang salah, hasil perhitungan lokal akan berbeda, dan pada saat itu, dapat mengajukan keberatan melalui sistem bukti penipuan. Sistem akan mengambil tindakan yang sesuai terhadap sequencer berdasarkan hasil keputusan.

Optimism menggunakan field StateRoot yang mirip dengan Ethereum untuk mencerminkan perubahan kumpulan status. Sequencer secara berkala mengunggah OutputRoot ke Ethereum, OutputRoot dihitung dari StateRoot dan dua field lainnya.

Mesin Virtual MIPS dan Pohon Merkle Memori

Untuk memverifikasi kebenaran OutputRoot di blockchain, tim Optimism merancang sistem bukti penipuan interaktif, yang mendalami proses pengolahan transaksi. Mereka menulis sebuah mesin virtual MIPS menggunakan Solidity, yang mewujudkan sebagian fungsi klien node OP.

Informasi status mesin virtual MIPS diorganisir melalui Pohon Merkle memori. Dalam proses bukti penipuan, sebagian data memori perlu diunggah ke rantai. Kontrak pintar di rantai mengeksekusi satu kode operasi MIPS melalui fungsi Step, memverifikasi apakah hasilnya konsisten dengan yang diajukan oleh urutan.

Bukti penipuan interaktif

Optimism mengembangkan protokol Fault Dispute Game(FDG), yang melibatkan dua peran, yaitu penantang dan pembela. Peserta perlu membangun GameTree secara lokal dan melalui interaksi berulang untuk mengidentifikasi opcode MIPS yang diperdebatkan.

GameTree terdiri dari dua tingkat pohon, di mana daun pohon tingkat pertama adalah OutputRoot dari blok yang berbeda, dan daun pohon tingkat kedua adalah hash status dari mesin virtual MIPS. Kedua belah pihak yang berselisih berinteraksi di dalam rantai, dan akhirnya menentukan opcode MIPS yang perlu dieksekusi di dalam rantai.

ZK化 bukti penipuan

Bukti penipuan tradisional memiliki masalah seperti interaksi yang kompleks, biaya gas yang tinggi, dan tingkat kesulitan pengembangan yang besar. Untuk mengatasi masalah ini, Optimism mengajukan konsep Bukti Penipuan ZK.

Dalam skema Bukti Penipuan ZK, penantang menentukan transaksi yang perlu diputar ulang, pengurut Rollup memberikan bukti ZK untuk transaksi yang ditantang, yang diverifikasi oleh kontrak pintar Ethereum. Jika verifikasi berhasil, maka transaksi dianggap telah diproses dengan benar.

Dibandingkan dengan bukti penipuan interaktif, ZK Fraud Proof mengubah interaksi multi-langkah menjadi satu langkah pembuatan bukti ZK dan verifikasi di blockchain, yang menghemat waktu dan biaya gas. Dibandingkan dengan ZK Rollup, OP Rollup yang berbasis ZK Fraud Proof hanya menghasilkan bukti ZK saat ditantang, yang mengurangi biaya komputasi node.

BitVM2 juga mengadopsi pemikiran serupa, dengan menggunakan skrip Bitcoin untuk menerapkan program verifikasi ZK Proof, serta melakukan penyederhanaan besar-besaran terhadap ukuran program yang diunggah ke blockchain. Beberapa proyek seperti Bitlayer, Goat Network, ZKM, dan Fiama sedang mengeksplorasi jalur teknologi ini.