GOAT Network 发布 GOAT BitVM2 白皮书，挑战期从 14 天缩至 1 天，加速比特币 zkRollup 落地

GOAT BitVM2 以比特币网络作为结算层，并构建了一个去中心化的排序者网络作为计算层。

来源：GOAT Network

GOAT Network 正式发布 GOAT BitVM2 白皮书，提出首个可落地的比特币原生 zkRollup 协议。该协议在继承原始 BitVM2 协议优势的基础上，提出多项创新，系统性解决了其在安全性、挑战机制与经济激励上的关键问题，为比特币生态的扩容与可编程性奠定了基础。

BitVM2 的潜力与现实瓶颈

由 Robin Linus 与 ZeroSync 团队于 2024 年提出的 BitVM2 协议，是一种无需更改比特币主网协议、即可在链上验证任意计算的创新路径，为比特币 zkRollup 和跨链桥创造了可能性。然而，在走向实际应用， 将 BitVM2 用于生产级跨链桥时，仍存在以下关键性问题：

• 操作员 (Operator) 双花攻击：当前 BitVM2 允许操作员提交可验证但实际上是欺诈的状态（例如来源于分叉链），在用户提币时可能触发双花攻击的风险。
• 挑战流程效率低下：现有机制采用一对一的 ( 质押, 挑战 ) 关系，并且挑战周期冗长，导致计算和协调成本高昂。同时，它不支持灵活的提币金额，降低了资金利用率和用户体验。
• 缺乏有效的激励机制：协议缺乏有效激励来驱动 Rollup 生态里的各个角色参与，尤其是挑战者在多数情况下得不到奖励，导致诚实及时地发起挑战的意愿不足。在依赖众筹激励的系统中，还可能出现奖励被分配给错误参与者的问题，进一步削弱激励的准确性与有效性。

GOAT BitVM2：三大机制创新

GOAT Network 以工程视角出发，推出 GOAT BitVM2 增强方案，并已将其部署为 GOAT Netwrok 的核心执行系统，首次将比特币 zkRollup 推向实际落地。该方案围绕三项机制进行根本性改进：

1. 加密经济安全层（Cryptoeconomic Security Layer）

结合比特币原生 Script 验证和 GOAT 网络共识层的双重惩罚机制，大幅提高操作员作恶的成本。该机制还维持合理规模的操作员集，在「1-of-n 诚实节点」假设下确保系统高活性。

2. 快速挑战机制（Accelerated Dispute Resolution）

采用多轮挑战者轮替机制，极大缩短了挑战处理周期，将有效最终性时间降低到 1 天以内。

3. 激励兼容挑战经济模型（Incentive-Aligned Challenge Economy）

成功挑战者可获得由恶意提议者质押金构成的「欺诈赏金」。该机制提高了挑战参与率，并实现了挑战行为与操作员作恶风险之间的经济激励对齐。

通用 Operator 模型：经济与架构的一体化重构

为实现上述机制，GOAT Network 对 BitVM2 中复杂分离的角色体系进行融合与重构。

在传统 BitVM2 架构中，Rollup 系统包含多种角色，如排序者（Sequencer）、挑战者（Challenger）、操作员（Operator）和委员会成员（Committee）等。由于这些角色在职责和成本上存在显著差异，设计一个公平高效的 Rollup 经济模型和激励机制成为一项极具挑战性的任务。

GOAT Network 的核心创新在于将这些角色统一为一个单一身份——通用操作员（Universal Operator, 简称操作员），并通过角色轮换机制，使所有参与者在不同时间轮流承担不同职责。所有操作员需在 L2 进行质押，每轮将被分配到特定角色，带来以下四大优势：

• 收益与成本平衡：GOAT 网络通过将操作员在盈利角色和高成本角色之间轮换，确保在长期内收入与支出相对平衡，避免部分操作员长期承担高计算成本。
• 激励机制对齐：不同角色之间的交叉补贴机制平滑了收益波动，激励操作员在任何角色下都保持诚实参与。
• 降低参与门槛：中小节点不需要持续承担高成本角色，也可轻松参与，提升系统的去中心化程度和开放性。
• 增强系统韧性：即使个别操作员掉线，系统仍能通过角色灵活分配保持运行，避免对单点的依赖。

总结而言，GOAT Network 将排序者、计算者、挑战者等行为角色统一为一个由质押操作员组成的角色池，所有操作员轮流承担职责并接受惩罚机制的约束。提议者提交欺诈状态将被惩罚，挑战者未尽责或恶意挑战也会被惩罚。该机制保证诚实行为在经济上最优，同时通过明确的轮换机制防止角色长期集中在特定个体手中，从而降低中心化风险。

协议架构概览：围绕通用操作员构建的系统闭环

这一架构不仅要涵盖资产的跨链进出流程（Bridge-In & Bridge-Out），还要实现排序器集的可信提交、挑战过程的链上协调，以及 zk 证明的高效生成与验证。以下是 GOAT BitVM2 协议架构的核心组成部分:

通用操作员模型（Universal Operator Model）

在 GOAT BitVM2 中，每一位通用操作员运行相同的软件并质押 BTC 以获得参与资格。通过确定性轮换或基于质押权重的随机机制，这些操作员轮流担任以下角色：排序者（Sequencer，负责出块）、证明者（Prover，生成 zkSNARK 证明）、发布者（Publisher，向 L1 提交状态数据）以及挑战者（Challenger，用于质疑欺诈状态）。每位操作员将经历既盈利又需承担成本的角色，从而避免角色集中，并通过多样性提升系统的容错能力。

入金与出金流程（Bridge-in 和 Bridge-out）

• 入金（Deposit）：用户锁定 BTC 并在 L2 获得 PegBTC。
• 出金（Withdraw/Peg-out）：无需依赖 L1 验证复杂的 BitVM2 提币脚本。相反，GOAT 采用原子交换机制（Atomic Swap）与操作员直接完成提币流程，同时结合抗欺诈协议确保安全性和可靠性。

排序者集提交（Sequencer Set Commitment）

• 操作员通过比特币主链的 OP_RETURN 提交其公钥集合的 Merkle Root。
• L2 利用交易内省（Transaction Introspection）功能来验证历史 BTC 状态，并将其与 L1 上的排序者集合匹配。这一设计无需修改比特币共识规则，同时实现了与 BTC 原生状态的强对齐。

高效争议处理与 zkMIPS 性能加持

比特币原生的 zkRollup 要可落地，必须拥有高效的欺诈检测与争议处理系统。GOAT BitVM2 在挑战模型和证明性能方面做出以下设计：

多轮随机挑战机制（Multi-Round Random Challenger Selection）

当需要挑战者时（如在操作员报销过程中），系统将从所有已质押的节点中随机选出挑战者。如果该挑战者未及时发起挑战，系统将再随机选出一位新挑战者替补。若新挑战者成功识别欺诈并发起挑战，则前面所有未履职的挑战者将被惩罚（质押被罚没）。值得注意的是，任何人都可以在任何一轮发起挑战，因此仍然保持了「1-of-n 诚实参与者」假设的安全性。

此外，随机角色分配和全面可罚的质押机制，有效防止了贿赂攻击、系统敲诈（ransom-style extortion）和恶意干扰（griefing）等行为。

链上与链下执行（On-Chain and Off-Chain Execution）

大多数计算逻辑（如 ZKP 生成、欺诈验证、BitVM2 交互脚本等）在 L2 执行，仅将最终结果（状态提交、挑战处理、罚没操作等）上传至 L1。这种设计大幅降低了链上 Gas 成本，同时确保整个系统的可验证性。

ZKP 性能提升：自研 zkMIPS

GOAT 自研的 zkMIPS 是兼容 MIPS 指令集的 zkVM，针对 STARK/SNARK 后端进行了性能优化。通过批量处理多个区块并按周期（如每小时）生成一份统一的证明，GOAT 的证明器实现了极高的成本效率。在挑战中还可以使用 BitVM2 的「真值表（truth-table）」方法定位争议位置，从而快速解决争议。

总结

对比原始 BitVM2：更快，更稳，更落地

GOAT BitVM2 以比特币网络作为结算层，并构建了一个去中心化的排序者网络作为计算层。在「1-of-n 诚实参与者」假设下，该方案成功解决了 BitVM2 中关于灵活金额提币、挑战者激励不足等关键性问题。为了加速乐观式验证，GOAT 引入了多轮挑战机制，大幅提高了欺诈检测的效率与效果。此外，结合 zkMIPS 高效生成 ZK 证明的能力，GOAT BitVM2 成为当前比特币生态中最安全、最具性能的 zkRollup 协议，有望显著加速 BitVM2 在市场的实际落地。

不仅在技术架构上取得突破，GOAT BitVM2 还构建了一套以通用操作员轮换为基础的强大经济系统。该系统确保排序者、证明者、挑战者、发布者等职责在所有质押者之间公平分配。通过交易费用分成、欺诈赏金和惩罚机制，协议在鼓励诚实行为的同时也对恶意行为进行经济惩戒，从而打造了一个可持续、公平且具备弹性的去中心化生态。

GOAT BitVM2 作为首个真正落地的比特币 zkRollup 协议，实现了：

• 原生安全性与无需硬分叉的兼容性
• 极速挑战机制
• 经济激励重构
• 高效零知识证明引擎
• BitVM2 从理论模型迈入工程实践

白皮书全文请访问：