Was ist BitVM?

Bitcoin ist die älteste und mit Abstand erfolgreichste Kryptowährung. Obwohl es wahr ist, dass Bitcoin das Peer-to-Peer-Zahlungssystem revolutioniert hat, gibt es erhebliche Einschränkungen hinsichtlich Skalierbarkeit und der Fähigkeit, komplexe und turing-vollständige Smart Contracts auszuführen. Diese Einschränkung hat in der Blockchain-Community viele Bedenken aufgeworfen, und mit der Ausweitung der Benutzerbasis von Bitcoin wird der Druck zur Skalierbarkeit immer größer.

In den Anfangstagen von Bitcoin diskutierten frühe Pioniere die Notwendigkeit einer Blockchain, die Smart Contracts verarbeiten und dezentrale Anwendungen hosten konnte. Allerdings war das Motiv hinter der Entstehung von Bitcoin ein anderes – ein sicheres, unabhängiges und drittanbieterfreies Mittel, um Werte zu halten und grenzüberschreitend zu handeln. Die Blockchain, die der Bitcoin zugrunde liegt, hat weit mehr Potenzial als nur ein Zahlungssystem, und es war nicht, bis Ethereum mit seiner turing-vollständigen Programmierbarkeit kam, dass das volle Potenzial der Blockchain zu materialisieren begann.

Springen Sie ins vierte Quartal 2023, als ein Whitepaper von Robin Linus der Bitcoin-Community einen Hoffnungsschimmer brachte. Er schlug ein neues Rechenparadigma namens BitVM vor, das die Fähigkeit zu Smart Contracts und Turing-Vollständigkeit für Bitcoin bringen kann. Dies würde eine Welt schaffen, in der alles, von Spielen bis hin zu komplexen Verträgen, auf Bitcoin laufen könnte. Mit dem Entfalten dieser bahnbrechenden Technologie ist es wichtig, die Möglichkeiten und Chancen für die Community zu erfassen. Dieser Artikel geht darauf ein, was BitVM ist, wie es funktioniert und auf welche wesentlichen Überlegungen man achten sollte.

Was ist BitVM?

Quelle: Vertrauensmaschinen

Gemäß der neu veröffentlichten Whitepapervon Robin Linus, BitVM, was für Bitcoin Virtual Machine steht, ist ein Rechenmotor, der darauf abzielt, Bitcoin zu skalieren, indem turing-vollständige Smart Contracts im Blockchain-Netzwerk ermöglicht werden. Dies wird eine Funktionalität ähnlich der Ethereum Virtual Machine (EVM) auf Bitcoin bringen, ohne die Konsensregeln des Netzwerks zu beeinträchtigen.

BitVM war nicht der erste Versuch, die Anwendungsfälle von Bitcoin zu erweitern. Da Bitcoin ursprünglich für einfachere Aufgaben wie die Transaktion von Vermögenswerten auf der Blockchain konzipiert wurde, gab es mehrere Versuche, die Funktionalität im Netzwerk auszubauen. Einige Layer-2-Lösungen wie das Lightning Network und das Liquid Network sind einige dieser Verbesserungen. BitVM hat sich als einer der jüngsten Versuche herausgestellt, das Bitcoin-Netzwerk zu skalieren, mit noch größeren Aussichten, die Erzählung zu verändern.

Wie bereits angedeutet, erfordert BitVM keine Änderungen an den bestehenden Konsensregeln von Bitcoin. Es nutzt Bausteine wie Zeitverriegelungen, Hashverriegelungen und große Taproot-Bäume, um eine Maschine zu schaffen, die komplexe Verträge und Berechnungen verarbeiten kann. Auf diese Weise kann BitVM das Bitcoin-Netzwerk transformieren, indem es ermöglicht, dass es mit allen berechenbaren Problemen umgehen kann und es so leistungsfähig macht wie jedes andere turing-vollständige System.

Was sind Turing-vollständige Smart Contracts?

Turing-Vollständigkeit bezieht sich auf die Fähigkeit eines Systems, jede Rechenaufgabe zu lösen, vorausgesetzt, es hat genügend Ressourcen und Zeit. Ein Turing-vollständiger Smart Contract kann die Logik jeder Computeranforderung ausführen. Turing-Vollständigkeit ist ein wichtiges Thema in der Blockchain-Community, weil es Blockchain-Netzwerken ermöglicht, sehr leistungsstark und vielseitig zu sein.

Das Kernkonzept der intelligenten Verträge von Bitcoin ist einfach und nicht Turing-vollständig. Dies liegt daran, dass sie nicht für die Tokenisierung und die Entwicklung von dApps entwickelt wurden. Daher ist die Einführung von BitVM in Bitcoin eine wegweisende Entwicklung, die die Grenzen dessen, was Bitcoin tun kann, erweitert.

Wie sich BitVM von EVM unterscheidet

Obwohl BitVM darauf abzielt, vollständige Turing-Smart-Verträge zu Bitcoin zu bringen, ist es nicht identisch mit Ethereum Virtual Machine (EVM) Smart-Verträgen. Smart-Vertrags-Blockchains wie Ethereum und Solana haben ihre jeweiligen virtuellen Maschinen vollständig in ihre Blockchains integriert. BitVM ist jedoch ein Add-On zur Bitcoin-Blockchain, das es den Benutzern ermöglicht, es nur bei Bedarf zu wählen.

BitVM ahmt andere Turing-vollständige Smart-Vertragsketten nach, was einige Einschränkungen in Bezug auf ihre Funktionalität mit sich bringt. Beispielsweise erfordert ein EVM-Produkt, dass die Ethereum-Blockchain sicher ist, um die Sicherheit des Vertrags zu gewährleisten. Andererseits erfordert ein BitVM-Produkt Vertrauen in die Sicherheit von Bitcoin sowie in die Ehrlichkeit der Teilnehmer. Teilnehmer an BitVM müssen Betrugsnachweise innerhalb der Herausforderungsfrist vorlegen, was sich erheblich darauf auswirkt, wie BitVM-Produkte mit Systemausfällen umgehen.

Ein weiterer auffälliger Unterschied zwischen EVM und BitVM sind ihre Ketteninteraktionen. Da Bitcoin nicht mit komplexen Smart-Vertragsfähigkeiten gebaut wurde, sind die meisten Berechnungen von BitVM off-chain, um die Hauptkette nicht zu überlasten. Alle Berechnungen von EVM hingegen finden on-chain statt. Aufgrund dieser signifikanten Unterschiede behaupteten einige Mitglieder der Bitcoin-Community, dass BitVM keine vollständige virtuelle Maschine ist.

Wie funktioniert BitVM?

BitVM ist im Wesentlichen eine Layer-2-Lösung, die auf der Bitcoin-Blockchain aufgebaut ist. Es ähnelt den L2-Lösungen von Ethereum, insbesondere Optimistic Rollups. Wie Optimistic Rollups nutzt BitVM Betrugsnachweise und ein Challenge-Response-Protokoll. Es verwendet grundlegende kryptografische Werkzeuge wie Zeitschlösser, Hashlocks und Taproot-Bäume, um fortgeschrittene Berechnungen zu ermöglichen. Das Taproot-Upgrade von Bitcoin ermöglicht es Parteien, große Datenmengen abseits der Blockchain auszutauschen und die Ausgabe an die Bitcoin-Blockchain zurückzuführen. Ebenso sind Zeitschlösser und Hashlocks Sicherheitsmechanismen, die Bitcoin-Transaktionen bedingt freischalten.

Um komplexe Berechnungen durch BitVM durchzuführen, initiiert ein "Beweiser" ein Programm und arbeitet dann mit einem "Verifizierer" zusammen, um dessen Gültigkeit zu bestätigen. Die Kommunikation zwischen Beweiser und Verifizierer findet abseits der Kette statt und minimiert so den Einfluss der Transaktionen auf die Bitcoin-Blockchain erheblich. Dieses Zwei-Parteien-System beruht auf einem Vertragsprotokoll auf der Bitcoin-Blockchain, in dem eine Reihe von Transaktionen die Beziehung zwischen Beweiser und Verifizierer definieren.

Der Beweiser verpflichtet sich, das Programm Bit für Bit zu übernehmen und fordert den Überprüfer heraus, falsche Behauptungen in seinem Programm zu widerlegen. Nach erforderlichen Prüfungen und Bestätigung, dass das Programm das tut, was der Beweiser behauptet, unterzeichnen der Beweiser und der Überprüfer gemeinsam die Transaktion. Wenn der Beweiser bösartig handelt oder etwas falsch vorschlägt, kann der Überprüfer dagegen angehen, und die Transaktion wird nicht erfolgreich sein.

Der Beweiser und der Überprüfer zahlen vor Beginn des Challenge-Response-Protokolls eine Kaution ein. Dies stellt sicher, dass nur genaue Behauptungen und überprüfte Daten in das unveränderliche Hauptbuch von Bitcoin aufgenommen werden. Wenn der Beweiser bösartig handelt, verliert er seine Kaution. Ebenso kann der Überprüfer seine Kaution verlieren, wenn er nicht reagiert oder falsch überprüft. Es besteht ein wirtschaftlicher Anreiz, das System ehrlich und effizient zu halten, da jede Partei, die Betrug begeht, ihre Kaution an die andere Partei verliert.

Warum BitVM?

Der Befürworter von BitVM, Robin Linus, sagte, dass der Hauptzweck von BitVM darin besteht, als Skalierungslösung für Bitcoin verwendet zu werden. Interessanterweise kann die Leistung von BitVM mehr Umgebungen einführen, die noch mehr Funktionalitäten ermöglichen. Hier sind einige Möglichkeiten, wie BitVM für die Bitcoin-Blockchain nützlich sein kann:

1) Dezentralisierte Finanzen (DeFi): BitVM kann es Entwicklern ermöglichen, verschiedene dezentralisierte Anwendungen (dApps) für DeFi zu erstellen. Diese Anwendungen können sich darauf konzentrieren, Finanznutzungsfälle wie Derivate-Plattformen, Prognosemarktprotokolle und dezentralisierte Börsen zu erfüllen.

2) Datenüberprüfung: BitVM kann auch zur Überprüfung von Daten verwendet werden, was für Spieler in Forschungsunternehmen und im Bereich Datenanalyse hilfreich sein kann.

3) Automatische Zahlungen: Zur Automatisierung von Zahlungen für Produkte und Dienstleistungen kann BitVM nützlich sein. Diese Technologie ermöglicht es Freiberuflern, Händlern und Remote-Mitarbeitern, über automatisierte Bitcoin-Zahlungslösungen bezahlt zu werden.

4) Gaming: Stellen Sie sich eine Welt vor, in der alles auf der Bitcoin-Blockchain laufen könnte, einschließlich Spiele. Gaming-Entwickler können die Kraft von BitVM-fähigen Smart Contracts nutzen, um dezentrale Anwendungen für Spiele wie Poker und Schach zu erstellen.

5) Interoperabilität zwischen Blockchains: Ein weiterer Vorteil von BitVM ist seine Fähigkeit, Bitcoin mit anderen Blockchains zu verbinden. Zum Beispiel könnte eine Sidechain, die mit der Bitcoin-Blockchain verbunden ist, EVM verwenden. Dies bedeutet, dass Benutzer durch BitVM möglicherweise Zugriff auf Funktionalitäten und Produkte haben, als ob sie EVM selbst verwenden würden.

Chancen und Grenzen

Die Einführung von BitVM brachte Chancen und Grenzen mit sich. Da BitVM das Potenzial hat, Entwickler zu stärken, die am Bitcoin-Blockchain arbeiten, ist es notwendig, die Chancen und Risiken bei der Verwendung hervorzuheben.

Möglichkeiten

1) Kein „Soft Fork“ erforderlich: Ein großer Vorteil von BitVM ist, dass es eine Layer-2-Berechnung auf Bitcoin ermöglicht, ohne die Konsensregeln des Netzwerks zu ändern oder die Blockchain zu verlangsamen. Komplexe Berechnungen und Prover-Verifier-Kommunikationen werden außerhalb der Kette stattfinden, bevor sie auf dem Hauptnetz validiert werden. Dies bewahrt die Einzigartigkeit der Bitcoin-Blockchain, während übermäßige Last vom Hauptnetz genommen wird.

2) Verbindung von Sidechains mit Bitcoin: BitVM kann eine plattformübergreifende Interoperabilität ermöglichen und potenziell vertrauenslose Brücken mit weniger Vermittlern und geringerer Zentralisierung ermöglichen. Dies minimiert die Risiken von Zensur, Betrug und Manipulation.

3) Reduzierte Gasgebühren: Durchschnittliche Bitcoin-Transaktionsgebühren steigen manchmal exorbitant an. BitVM kann dies reduzieren, indem sichergestellt wird, dass übermäßige Daten und entsprechende Berechnungen off-chain gehalten werden.

4) Erhöhte Sicherheit: Das eingebaute narrensichere Challenge-Response-Protokoll fungiert als effektiver Mechanismus, um bösartige Akteure fernzuhalten. Da BitVM sich auf Transaktionen zwischen zwei Parteien konzentriert, ist die Sicherheit konsolidiert. Dies unterscheidet sich von EVM, bei dem möglicherweise mehrere Parteien involviert sind, was die Wahrscheinlichkeit von Sicherheitsbedrohungen erhöht.

Einschränkungen

1) Rechenanforderungen: Die Benutzer von BitVM haben einen erheblichen Rechenbedarf. Dies liegt an der Notwendigkeit von Off-Chain-Berechnungen und der inhärenten Komplexität des Codes von BitVM.

2) Komplexität der Zwei-Parteien-Struktur: Da BitVM nur Bestimmungen für Zwei-Parteien-Transaktionen hat, kann dies die Arten von Protokollen begrenzen, die auf der Maschine ausgeführt werden können, da einige Anwendungen Multi-Parteien-Interaktionen erfordern.

3) Begrenzte Anwendungsfälle der Smart Contracts: Da BitVM sich noch in der Anfangsphase befindet, gibt es Einschränkungen bei der realen Anwendung seiner Smart Contracts. Zum Beispiel unterstützt BitVM möglicherweise derzeit keine Oracles, die normalerweise in Anwendungsfällen wie Wettervorhersagen und Kryptomarktdaten benötigt werden.

Community-Reaktionen auf BitVM

Änderungen an Bitcoin stoßen oft auf Widerstand, und BitVM bildet keine Ausnahme. Obwohl einige Blockchain-Enthusiasten optimistisch auf die neue Technologie blicken, nannten viele Gründe, warum die Innovation umstritten sein könnte. Zum Beispiel erkannte ein Mitglied der Bitcoin-Community, dass BitVM im Vergleich zu anderen voll ausgebildeten Smart Contract-Blockchains wie Ethereum nicht eine „vollständige virtuelle Maschine“ ist.

Quelle: @muneeb auf X

Eric Wall, ein Bitcoin-Enthusiast, behauptete in einem Twitter-Beitrag, dass das Konzept von BitVM zwar konzeptionell beeindruckend ist, es aber praktisch fehlerhaft ist. Laut ihm ist BitVM sowohl "atemberaubend" als auch ein "technologisches Sackgasse." Adam Back, ein Bitcoin-Core-Mitwirkender, war ebenfalls nicht positiv über BitVM und deutete darauf hin, dass die Technologie rückständig ist.

Quelle: @ercwl auf X

Ein Weißbuchprüfer, Super Testnet, nannte BitVM "wahrscheinlich die aufregendste Entdeckung in der Geschichte des Bitcoin-Skripts". Die Technologie bietet neue Möglichkeiten für Bitcoin ohne Forks oder Konsensänderungen. Um den Anwendungsfall von BitVM weiter zu festigen, schlugen einige aktive Akteure auf dem Gebiet, wie Dylan LeClair und Sam Parker, vor, dass es gut mit dem Lightning-Netzwerk zusammenarbeiten würde, um die Funktionalität mit mehr dApps zu ermöglichen.

Fazit

Obwohl BitVM noch in den Kinderschuhen steckt, steht es als eine formidablen Ergänzung zu den Skalierungslösungen von Bitcoin stark da. Mit der steigenden Nachfrage nach turingvollständigen Smart Contracts auf Bitcoin verspricht BitVM, die Skalierbarkeitsprobleme von Bitcoin anzugehen. Obwohl die Technologie Einschränkungen wie hohe Rechenanforderungen und begrenzte Anwendungsfälle hat, können die Chancen, die BitVM bietet, nicht ignoriert werden. Da Entwickler immer noch daran arbeiten, die Einschränkungen von BitVM zu überwinden, bleibt es eine starke Lösung mit der Fähigkeit, Bitcoin zu skalieren und seine Fähigkeit zur Unterstützung komplexerer Transaktionen zu verbessern.