GOAT NetworkはGOAT BitVM2ホワイトペーパーを発表し、チャレンジ期間を14日から1日に短縮し、ビットコインzkRollupの実現を加速します。

GOAT BitVM2 はビットコインネットワークを決済レイヤーとして使用し、計算層として分散化されたソートネットワークを構築しました。

出典:GOATネットワーク

GOAT Network は正式に GOAT BitVM2 ホワイトペーパーを発表し、初の実用的なビットコイン原生 zkRollup プロトコルを提案しました。このプロトコルは、元の BitVM2 プロトコルの利点を継承しながら、いくつかの革新を提案し、安全性、チャレンジメカニズム、経済的インセンティブにおける重要な問題を体系的に解決し、ビットコインエコシステムの拡張性とプログラマビリティの基盤を築きました。

BitVM2 の潜在能力と現実のボトルネック

2024年にRobin LinusとZeroSyncチームによって提案されたBitVM2プロトコルは、ビットコインメインネットプロトコルを変更することなく、任意の計算をチェーン上で検証できる革新的な道を提供し、ビットコインのzkRollupとクロスチェーンブリッジの可能性を生み出しました。しかし、実用化に向けて、BitVM2を生産レベルのクロスチェーンブリッジに使用する際には、以下の重要な問題が依然として存在します:

• オペレーター (Operator) ダブルスペンド攻撃：現在の BitVM2 は、オペレーターが検証可能だが実際には詐欺的な状態（例えば、フォークチェーンからのもの）を提出することを許可しており、ユーザーが通貨を引き出す際にダブルスペンド攻撃のリスクを引き起こす可能性があります。
• チャレンジプロセスの効率が低い：現行メカニズムは一対一の ( ステーキングを採用しており、チャレンジ ) 関係があり、チャレンジサイクルが長いため、計算と調整のコストが高くなっています。同時に、柔軟な出金額をサポートしておらず、資金の利用率とユーザー体験を低下させています。
• 有効なインセンティブメカニズムの欠如：プロトコルは、Rollupエコシステム内のさまざまな役割を参加させるための有効なインセンティブを欠いており、特に挑戦者は多くの場合報酬を得ることができず、誠実かつ迅速に挑戦を開始する意欲が不足しています。クラウドファンディングインセンティブに依存するシステムでは、誤った参加者に報酬が配分される問題が発生する可能性があり、インセンティブの正確性と有効性がさらに弱まります。

GOAT BitVM2: 3大メカニズムの革新

GOAT Network はエンジニアリングの視点から、GOAT BitVM2 拡張プランを発表し、これを GOAT Network のコア実行システムとして展開しました。これにより、初めてビットコイン zkRollup を実際に実装しました。このプランは、3つのメカニズムを中心に根本的な改善を行っています：

1. 暗号経済セキュリティレイヤー

ビットコインの原生Script検証とGOATネットワークの合意レイヤーによる二重罰則メカニズムを組み合わせることで、オペレーターの悪行コストを大幅に引き上げます。このメカニズムは、合理的な規模のオペレーター集団を維持し、「1-of-n 誠実ノード」仮説の下でシステムの高い活性を確保します。

2. アクセラレーテッド・ディスピュート・レゾリューション（迅速な争いの解決）

多段階の挑戦者交代メカニズムを採用し、挑戦の処理サイクルを大幅に短縮し、有効な最終性時間を1日未満に削減しました。

3. インセンティブに沿ったチャレンジエコノミー

成功した挑戦者は、悪意のある提案者が担保した「詐欺バウンティ」を受け取ることができます。このメカニズムは、挑戦の参加率を向上させ、挑戦行為とオペレーターの悪行リスクとの間の経済的インセンティブの整合を実現しました。

一般的なオペレーターモデル：経済とアーキテクチャの統合再構築

上記のメカニズムを実現するために、GOAT NetworkはBitVM2の複雑に分離された役割体系を融合および再構築します。

従来の BitVM2 アーキテクチャでは、Rollup システムには、シーケンサー（Sequencer）、チェレンジャー（Challenger）、オペレーター（Operator）、および委員会メンバー（Committee）などのさまざまな役割が含まれています。これらの役割は、責任とコストに顕著な違いがあるため、公平で効率的な Rollup 経済モデルとインセンティブメカニズムを設計することは非常に困難な課題となっています。

GOAT Network のコアイノベーションは、これらの役割を単一のアイデンティティ——ユニバーサルオペレーター（Universal Operator、略してオペレーター）として統一し、役割のローテーションメカニズムを通じて、すべての参加者が異なる時間に異なる責任を交代で担うことです。すべてのオペレーターは L2 でステーキングを行う必要があり、各ラウンドで特定の役割に割り当てられ、以下の四大利点をもたらします：

• 収益とコストのバランス：GOATネットワークは、オペレーターを利益の役割と高コストの役割の間でローテーションさせることで、長期的に収入と支出の相対的なバランスを確保し、一部のオペレーターが長期にわたって高計算コストを負担しないようにしています。
• インセンティブメカニズムの整合性：異なる役割間のクロスサブシディメカニズムは収益の変動を滑らかにし、オペレーターがどの役割においても誠実に参加することを促します。
• 参加のハードルを下げる：中小ノードは継続的に高コストの役割を担う必要がなく、簡単に参加でき、システムの分散化程度とオープン性を向上させることができます。
• システムのレジリエンスを強化する：個々のオペレーターが切断されても、システムは役割の柔軟な割り当てを通じて運用を維持し、単一のポイントへの依存を避けることができます。

要約すると、GOAT Networkは、シーケンサー、計算機、チャレンジャーなどの行動の役割を、ステーキングオペレーターで構成される役割プールに統合し、全員が順番に責任を引き受け、罰則メカニズムに拘束されます。 提案者は、職務を遂行しなかったり、悪意を持って挑戦したりした挑戦者と同様に、不正なステータスを提出した場合に罰せられます。 このメカニズムにより、誠実な行動が経済的に最適であると同時に、明確なローテーションメカニズムを通じて特定の個人の手に役割が長期に集中するのを防ぐことで、中央集権化のリスクが軽減されます。

プロトコルアーキテクチャの概要：汎用オペレーターを中心に構築されたシステムのクローズドループ

このアーキテクチャは、資産のクロスチェーンの出入りプロセス（Bridge-In & Bridge-Out）をカバーするだけでなく、オーダラーセットの信頼できる提出、チャレンジプロセスのオンチェーン調整、そして zk 証明の効率的な生成と検証を実現する必要があります。以下は GOAT BitVM2 プロトコルアーキテクチャのコアコンポーネントです:

ユニバーサルオペレーターモデル

GOAT BitVM2では、すべての一般的オペレーターが同じソフトウェアを実行し、参加資格を得るためにBTCをステークします。決定論的ローテーションまたはステークウェイトに基づくランダムメカニズムによって、これらのオペレーターは次の役割を交代で担います：シーケンサー（Sequencer、ブロック生成担当）、プローバー（Prover、zkSNARK証明生成担当）、パブリッシャー（Publisher、L1に状態データを提出）、およびチャレンジャー（Challenger、詐欺状態に異議を唱える担当）。各オペレーターは利益を上げると同時にコストを負担する役割を経験し、役割の集中を避け、多様性を通じてシステムの耐障害性を向上させます。

入出金プロセス(ブリッジイン&ブリッジアウト)

• 入金（Deposit）：ユーザーは BTC をロックし、L2 で PegBTC を取得します。
• 出金（Withdraw/Peg-out）：L1に依存せず、複雑なBitVM2の出金スクリプトを検証します。代わりに、GOATは原子交換メカニズム（Atomic Swap）を用いてオペレーターと直接出金プロセスを完了し、同時に詐欺防止プロトコルを結合して安全性と信頼性を確保します。

シーケンサーセットコミットメント（Sequencer Set Commitment）

• オペレーターはビットコインのメインチェーンの OP_RETURN を通じて、その公開鍵のメルクルルートを提出します。
• L2は取引内省（Transaction Introspection）機能を利用して、過去のBTC状態を検証し、それをL1上のオーダラー集合と一致させます。この設計はビットコインのコンセンサスルールを変更することなく、BTCのネイティブ状態との強い整合性を実現しています。

効率的な紛争処理と zkMIPS のパフォーマンス強化

ビットコイン原生の zkRollup を実現するためには、高効率の詐欺検出と紛争処理システムが必要です。GOAT BitVM2 は、チャレンジモデルと証明性能に関して以下の設計を行っています：

マルチラウンドランダムチャレンジャー選択メカニズム（Multi-Round Random Challenger Selection）

チャレンジャーが必要な場合(オペレーターの払い戻しプロセスなど)、システムはステーキングされたすべてのノードからチャレンジャーをランダムに選択します。 挑戦者が時間内にチャレンジを開始しなかった場合、新しい挑戦者がランダムに選ばれ、代わりになります。 新しい挑戦者が詐欺を成功裏に特定し、挑戦を開始した場合、職務を遂行していなかった以前のすべての挑戦者は罰せられます(賭け金は没収されます)。 誰でもどのラウンドでも挑戦できるため、「1-of-nの正直な参加者」の仮定の安全性が維持されていることは注目に値します。

さらに、ランダムなキャラクター割り当てと包括的な罰則のあるステーキングメカニズムは、賄賂攻撃、システム恐喝（ransom-style extortion）、および悪意のある干渉（griefing）などの行為を効果的に防止します。

オンチェーンおよびオフチェーン実行

大多数計算ロジック（ZKP生成、詐欺検証、BitVM2相互スクリプトなど）はL2で実行され、最終結果（状態提出、チャレンジ処理、没収操作など）だけがL1にアップロードされます。この設計は、オンチェーンのガスコストを大幅に削減し、同時にシステム全体の検証可能性を確保します。

ZKPの性能向上:自社開発のzkMIPS

GOATが独自に開発したzkMIPSは、MIPS命令セットに対応したzkVMで、STARK/SNARKバックエンドに対して性能最適化が施されています。複数のブロックをバッチ処理し、周期（例えば毎時）ごとに統一された証明を生成することで、GOATの証明器は非常に高いコスト効率を実現しています。チャレンジの中では、BitVM2の「真値表（truth-table）」方式を使用して争点を特定し、迅速に争いを解決することができます。

まとめ

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オリジナル BitVM2と比較：より速く、より安定し、より実用的

GOAT BitVM2 はビットコインネットワークを決済レイヤーとして使用し、計算レイヤーとして分散化されたオーダーシステムネットワークを構築しています。「1-of-n 誠実な参加者」仮定の下で、このソリューションは BitVM2 における柔軟な金額の出金、挑戦者のインセンティブ不足などの重要な問題を成功裏に解決しました。楽観的検証を加速するために、GOAT は多段階の挑戦メカニズムを導入し、詐欺検出の効率と効果を大幅に向上させました。さらに、zkMIPS の効率的な ZK 証明生成能力を組み合わせることで、GOAT BitVM2 は現在のビットコインエコシステムの中で最も安全かつパフォーマンスに優れた zkRollup プロトコルとなり、市場での BitVM2 の実際の実装を大幅に加速することが期待されています。

技術アーキテクチャのブレークスルーに加えて、GOAT BitVM2は、ユニバーサルオペレータローテーションに基づく強力な経済システムを構築しました。 このシステムにより、シーケンサー、プローバー、チャレンジャー、パブリッシャーなどの責任がすべてのステーカーに公平に分配されます。 取引手数料の分担、詐欺報奨金、罰則を通じて、このプロトコルは誠実な行動を奨励しながら、悪意のある行動を財政的に懲らしめ、持続可能で公正で回復力のある分散型エコシステムを構築します。

GOAT BitVM2 は、初の真の実用的なビットコイン zkRollup プロトコルとして、以下を実現しました：

• ネイティブセキュリティとハードフォークなしの互換性
• スピードチャレンジメカニズム
• 経済的インセンティブの再構築
• 高効率のゼロ知識証明エンジン
• BitVM2は理論モデルからエンジニアリング実践へと移行しました

ホワイトペーパーの全文は、こちらをご覧ください：