美东时间 2025 年 5 月 7 日，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
图源：Ika
