比特幣網路可以實現圖靈完備？ 一文探討BitVM落地還存在哪些障礙？

原文作者：Haotian

一篇題為《BitVM：Compute Anything On Bitcoin》的白皮書引發了開發者熱議，似乎意味著比特幣網路實現圖靈完備合約了，可以執行任何可計算的函數？

這意味著比特幣網路可以復現乙太坊等生態的一切敘事？ 而且不需要改變現有比特幣共識，甚至不需要任何升級，僅依託當下比特幣的基礎 op_code 就可以賦予比特幣網路「複雜」的可程式設計能力，讓比特幣網路可以圖靈完備計算一切？

Wait，先別展開美夢了，先探討下 BitVM 的構想路徑怎麼回事。 **Script 空間如何執行複雜程式設計？ Optimism Rollup 思想指的是什麼？ Fraud Proof 欺詐證明原理是什麼？ BitVM 落地實現存在哪些障礙？ **接下來帶大家逐步分析下它的大致邏輯框架，便於大家通俗理解。 （不過多探討具體技術實現細節）

如何實現複雜可程式設計特性？

由於，比特幣的程式設計能力非常有限，僅在 script 腳本上支援簡單的邏輯和有限的操作碼，因此無法在比特幣網路上開發複雜的智能合約。 BitVM 提案腦洞大開的核心點就是，**通過 taproot 位址矩陣或者說 taptree 實現了類似二進位電路的各類程式指令，組合起來就相當於完整的合約執行了。 **

具體而言，我們可把每一個 Script 腳本中的 UTXO 花費條件指令當成一個程式最小單元，一個腳本執行無非 true 和 false 兩種結果，若在 taproot 位址中輸入一定的代碼就能得到一個確定性的 0 或者 1 ，若把大量的 taproot 位址組成矩陣就能構成一個有序的 taptree，而執行的結果就有大量 011001 之類的二進位電路文本效果， 就可以被視為一個可執行的二進位程式。 程序的複雜性取決於組合的 taproot 位址多少，位址越多，在比特幣框架範圍下每個 Script 預置的指令越豐富，整個 taptree 可以執行的程式就越複雜。 Maker Sense 吧？

這腦洞著實夠大。 不過按照這個邏輯，**最小單元指令確實由比特幣全節點完成，而且無限疊加 taproot 位址，無限組合的可能性可以疊加很多複雜計算。 **某種程度上，說它為圖靈完備機不為過。 但無限疊加 taproot 位址只會增加成本消耗，理論上是可以圖靈完備實現一切，但卻不切實際。

所以，白皮書中提到的圖靈完備只是極端理想情況下的說法，有點「偷換概念」之嫌，連乙太坊號稱超級計算機都無法完全實現圖靈完備，何況僅依託 script 的比特幣網路呢？

若干複雜概念淺析

基於上述核心框架理解，再去看白皮書中提到的 Optimism Rollup 和 Fraud Proof 以及 Bit commitment，Logic Gate 為何物了？ 由於，單個 taproot 空間和可執行代碼邏輯有限，在鏈下執行複雜程式，只把關鍵驗證環節放到鏈上，不就是一種 Rollup 的思想嗎？

而 Fraud Proof 可以這樣理解，Prover 和 verifier 雙方先編譯一個巨大的二進位電路，比特幣網路在執行電路時，有一個前提是 Prover 要預簽名 且要質押一定的比特幣資產，若 Verifier 驗證出來 Prover 有作惡之嫌，就可以同理向鏈上發送交易以觸發鏈上 taptree「程式」的 UTXO 解鎖條件，成功的話，verifier 就可以罰沒 prover 的抵押資產，等於就是一次欺詐證明過程。

這個邏輯里，我們就不難理解為啥 BitVM 只適用於兩個有約定共識的 parties，即必須執行前共用總電路圖，必須在有效期內執行欺詐者證明程式，必須質押一定資產且預簽名。 **若雙方沒有在鏈下配合搞一套約定的共識，僅靠比特幣網路有限的鏈上執行環境，很難促成一次真正的「合約」執行。 **

**BitVM 落地會存在哪些障礙？ **

**1）BitVM 目前只適合兩個約定共識的 Parties 之間實施鏈上操作，**鏈上環境只是公開透明化執行合同的過程。 目前也僅能實現兩個約定主體之間，若實現 N-N 需要更複雜的技術邏輯設計。

2）BitVM 如何應用單個 taproot 位址的腳本實施最小程式設計單位，不能超出比特幣的執行邏輯框架比如 hashlock、timelock 這些，不能超出限定的存儲條件，樂觀情況下 一個 taproot 位址可以程式設計上百個邏輯門，更多就得組合大量地址進行 taptree 構建了。 問題來了，taproot 位址預設解鎖條件的執行需要付礦工費，地址組合越多要花費的成本也越大。 未來也許靠閃電網路的雙向通道技術可以降低成本，但總得來說要靠比特幣網路執行邏輯門電路，不僅慢不說，想想就是個高花費的事兒。

**3）BitVM 理想狀況下支持的場景很有限，比較適合重鏈下計算，只有部分共識和資產轉移需要依賴鏈上的場景，**比如遊戲的資產處置環節等;

總的來說，BitVM 是個腦洞大開且極具創意的構想，但按照它的落地實現技術框架，就知道它短期大概率會限於白皮書構思階段了，長期的應用場景探索，落地應用還面臨極大的挑戰。 用個很通俗的例子來形象說明：**BitVM 像是在人人可以用移動終端的時代里，構建了一台比房間還大的巨型計算機。 **