İnternet Bilgisayarında Bitcoin Akıllı Sözleşmelerini Etkinleştirme: Mimari ve Değerlendirme

İçindekiler

1. Giriş

Bitcoin, piyasa değeri açısından baskın olmasına rağmen, kısıtlayıcı komut dili nedeniyle sınırlı programlanabilirlikten muzdariptir. Bu makale, İnternet Bilgisayarı (IC) blok zincirinden yararlanarak Bitcoin için Turing-complete akıllı sözleşmeleri etkinleştirme zorluğunu ele almaktadır. Önerilen mimari, geleneksel, savunmasız köprü mekanizmalarını atlayarak, Bitcoin'in değerine güvenli, verimli ve doğrudan programatik erişim sağlamayı amaçlamaktadır.

Temel motivasyon, mevcut çözümlerin—ister Bitcoin üzerine inşa edilmiş olsun ister köprüler kullanılsın—güvenlik, verimlilik ve doğrudan okuma/yazma yeteneklerini aynı anda başaramamasından kaynaklanmaktadır. Yüz milyonlarca doları aşan kayıplara yol açan köprüyle ilgili saldırılar, güveni en aza indirilmiş bir yaklaşıma olan kritik ihtiyacı vurgulamaktadır.

2. Mimariye Genel Bakış

Mimari, IC tabanlı akıllı sözleşmelerin (kapsüllerin) Bitcoin ağıyla doğal olarak etkileşime girmesini sağlar. IC düğüm makineleri doğrudan Bitcoin bloklarını alır ve bunları ICP protokol yığınından özel bir Bitcoin kapsülüne iletir. Bu kapsül, IC üzerindeki diğer kapsüller için Bitcoin'in blok zinciri durumunun doğrulanabilir ve güvenilir bir kaynağı olarak hizmet eder.

2.1. Doğrudan Entegrasyon vs. Köprüler

Geleneksel çapraz zincir köprüler, merkezi veya merkeziyetsiz emanetçiler veya doğrulayıcılar olarak hareket eder. Yeni bir güven varsayımı ve tek bir başarısızlık noktası getirirler. DFINITY yaklaşımı bu işlevi içselleştirir: Bitcoin verilerini doğrulama ve nihai hale getirme sorumluluğu IC protokolünün kendisine aittir. Bu, merkeziyetsiz sistem güvenliği üzerine temel çalışmalarda vurgulanan, güvenilen bileşenleri en aza indirme ilkesiyle uyumlu olan daha geniş blok zinciri etosuyla örtüşür.

2.2. Bitcoin Kapsülü ve Durum Yönetimi

IC üzerindeki bir sistem kapsülü olan Bitcoin kapsülü, Bitcoin blok zincirinin doğrulanmış bir alt kümesini korur. Diğer kapsüller, Bitcoin durumunu (örneğin, işlem onayları, UTXO kümeleri) okumak için bu kapsülü sorgulayabilir. Yazmak için, Bitcoin tutan bir kapsül, güvenlik için eşik imza şemalarını kullanarak, IC düğüm makinelerine kendi adına Bitcoin ağında işlemleri imzalaması ve yayınlaması talimatını verebilir.

3. Teknik Detaylar ve Matematiksel Çerçeve

Birincil teknik zorluk, Bitcoin'in olasılıksal nihailiği ile IC'nin belirleyici nihailiğini uzlaştırmaktır. IC, hızlı nihailik sağlayan bir konsensüs mekanizması kullanır. Bitcoin'i entegre etmek, zincir yeniden düzenlemelerini ele alacak bir model gerektirir.

Sistem büyük olasılıkla bir onay derinliği parametresi $k$ kullanır. Bir Bitcoin işlemi, $k$ blok altına gömüldüğünde, IC'nin amaçları için "nihai hale getirilmiş" kabul edilir. $k$ bloktan daha derin bir yeniden düzenleme olasılığı ihmal edilebilir düzeydedir ve $k$ ile üstel olarak azalır. Güvenlik şu şekilde formüle edilebilir: $P_{\text{reorg}}(k) \approx \text{exp}(-\lambda k)$ burada $\lambda$, dürüst madencilik gücüyle ilgili bir parametredir. IC kapsül durum güncellemeleri, bu olasılıksal garantiye bağlıdır ve bu da hibrit bir nihailik modeli oluşturur.

Eşik ECDSA imzaları, merkeziyetsiz bir IC düğüm makinesi kümesinin kapsüller adına Bitcoin özel anahtarlarını yönetmesine izin vermek için kullanılır. İmzalama gücü dağıtılmıştır, bir işlemi imzalamak için bir eşik sayıda düğümün işbirliği yapması gerekir, bu da tek başarısızlık noktalarını önler.

4. Deneysel Sonuçlar ve Performans

Makale, IC ana ağında çalışan sistemin değerlendirme sonuçlarını sunmaktadır.

Grafik Açıklaması: Varsayımsal bir performans grafiği iki çizgi gösterecektir: 1) Bitcoin işlem yayınından IC kapsül durum güncellemesine kadar olan gecikme, $k$ Bitcoin onayından sonra plato yapar. 2) IC üzerindeki akıllı sözleşme işlemi başına maliyet, Katman 2 çözümleri aracılığıyla doğrudan Bitcoin üzerinde karmaşık mantığı yürütmekten kat kat daha düşük kalır.

Sonuçlar, karmaşık merkeziyetsiz uygulamaların (DeFi protokolleri, Bitcoin hazinesini yöneten merkeziyetsiz otonom organizasyonlar) ekonomik olarak uygulanabilir hale geldiğini göstermektedir, çünkü Bitcoin üzerinde yürütmenin veya belirli köprü tabanlı çözümlerin yüksek maliyetleri ve yavaş hızlarından kaçınılmıştır.

5. Karşılaştırmalı Analiz ve İlgili Çalışmalar

Makale kendini birkaç kategoriye karşı konumlandırmaktadır:

• Bitcoin Katman 2 (örn., Lightning, RGB): Daha hızlı/ucuz ödemeler sunar ancak akıllı sözleşme karmaşıklığı sınırlıdır ve genellikle aktif katılım gerektirir.
• Yan Zincirler (örn., Rootstock, Stacks): Kendi güvenlik modellerini ve konsensüslerini getirir, genellikle federasyonlara veya birleşik madenciliğe dayanır ve farklı güven varsayımları oluşturur.
• Köprü Tabanlı Sarma (örn., Ethereum'daki wBTC): Güvenilir emanetçiler veya karmaşık çoklu imza federasyonları gerektirir, riski merkezileştirir ve sık sık saldırı hedefi olmuştur.
• Diğer Doğrudan Entegrasyonlar: Makale, köprü olmadan doğrudan okuma/yazma mekanizması sağlamada üstünlük iddia eder, yalnızca tek yönlü sabitlemelere izin veren veya doğrudan yazma yeteneklerinden yoksun yaklaşımlarla tezat oluşturur.

6. Analiz Çerçevesi: Temel İçgörü ve Eleştiri

7. Gelecekteki Uygulamalar ve Geliştirme Yönleri

Kısa Vadeli Uygulamalar:

• Merkeziyetsiz Bitcoin Teminatlı Stablecoin'ler: IC kapsüllerinde tutulan Bitcoin ile teminatlandırılan, merkezi bir ihraççı olmadan, yerel, algoritmik olarak düzenlenmiş stablecoin'ler.
• Zincir Üstü Hazine Yönetimi: DAO'lar, çoklu imza kuralları, otomatik yatırımlar veya BTC ile ödenen hibelerle Bitcoin hazinelerini programatik olarak yönetebilir.
• Bitcoin-yerel DeFi: Bitcoin'in birincil teminat olduğu, borç alma/verme oranlarının zincir üstü mantıkla belirlendiği borç verme protokolleri.

Gelecekteki Teknik Yönler:

• Hafif İstemci Verimliliği: IC düğümleri içindeki Bitcoin istemcisini, FlyClient gibi süper hafif kanıtlar kullanacak şekilde optimize ederek bant genişliği ve depolama yükünü azaltmak.
• Çoklu Zincir Entegrasyonu: Mimari şablonunu, güçlü güvenlik modellerine sahip diğer zincirleri (örn., Merge sonrası Ethereum) entegre etmek için genişleterek, IC'yi çapraz zincir hesaplama için güvenli bir "merkez" olarak konumlandırmak.
• Gizlilik için Sıfır Bilgi Kanıtları: Bitcoin durumuyla özel etkileşimlere izin vermek için zk-SNARK'ları entegre etmek (örn., hangisi olduğunu açığa vurmadan bir UTXO'nun sahipliğini kanıtlamak).
• Zaman Kilidi Sözleşme Etkileşimleri: IC kapsüllerinden `CLTV` ve `CSV` gibi Bitcoin'in yerel komut opcode'larından yararlanarak karmaşık çapraz zincir zamanlı anlaşmalar oluşturmak.

8. Referanslar

1. Nakamoto, S. (2008). Bitcoin: Eşler Arası Elektronik Nakit Sistemi.
2. Zamyatin, A., vd. (2021). SoK: Dağıtık Defterler Arasında İletişim. Finansal Kriptografi ve Veri Güvenliği.
3. Bonneau, J., vd. (2015). SoK: Bitcoin ve Kripto Para Birimleri için Araştırma Perspektifleri ve Zorluklar. IEEE Güvenlik ve Gizlilik Sempozyumu.
4. Uluslararası Kriptoloji Araştırmaları Derneği (IACR). (2023). Eşik Kriptografisindeki Gelişmeler - Eurocrypt Bildirileri.
5. Buterin, V. (2014). Ethereum: Yeni Nesil Akıllı Sözleşme ve Merkeziyetsiz Uygulama Platformu.
6. Lewis, G. (2022). Köprü Saldırısı Salgını: Sistemsel Bir Risk Analizi. Siber Güvenlik ve Blok Zinciri Dergisi.
7. DFINITY. (2024). İnternet Bilgisayarı Protokol Paketi Teknik Genel Bakış. (Resmi Dokümantasyon).