zkMIPS 具备行业领先的用例，支撑了多个创新性的 zkVM 支持的用例，包括 GOAT Network 的比特币 L2 和 Metis 的 HybridRollup。

撰文：Stephen D

比特币二层网络是一种旨在提高比特币交易速度的技术解决方案。通过将一部分交易从比特币主链上移至链下处理，减轻主链的负担，提升交易处理速度，降低交易成本。常见的二层网络技术包括闪电网络（Lightning Network）、状态通道（State Channels）以及目前非常火热的结合 zkRollup 的 BitVM2 桥等

比特币二层 zkRollup 方案面临的困难

• 安全性: 安全性是比特币 holder 最关心的因素. 安全需要考虑网络的一致性, 活性以及可自愈性. 一致性, 即共识安全, 决定全网账本的不可篡改, 活性决定整体网络的可用性, 自愈性决定网络可以快速的从攻击或者异常中恢复. 作为一个 BTC 的 zkRollup, 要实现 BTC 安全的继承, 需要 zkRollup 能够完整的对二层的交易进行承诺, 并且承诺可被比特币矿工直接验证. 但是难点在于目前 BTC 的脚本难以实现 Covenant。最近出现了一些有前景的方案的方案,包括 BitVM2, 函数加密,以及最新的 ColliderScript 方案等. 其次是, 二层网络本身的活性和自愈性维护. 目前很多 zkRollup 面临的问题是中心化的 Sequencer 的问题,导致 Rollup chain 本身中心化程度很高, 缺少足够的激励让其他玩家参与, 形成恶性循环。
• 可编程性: 可编程性是 BTCFi 的基础设施. 作为区块链生态中市值最大的资产，比特币长期以来被视为一种价值存储工具，但是在实际应用和收益生成方面却显得相对匮乏。这种局限性主要源于比特币网络的可扩展性和脚本语言的固有限制，导致其难以支持复杂的去中心化金融（DeFi）应用。对于比特币持有者而言，想要通过其持有的 BTC 获得收益，传统上只能选择将资产存入中心化交易所或使用桥接服务转换为包装代币（如 WBTC）。但是，这些方法都引入了额外的风险，如中心化平台带来的信任风险，与比特币去中心化的本质相悖。借鉴 ETH 生态在 DeFi 方面的丰富的协议和生态, 引入 EVM 变得非常重要。

GOAT Network：基于 zkMIPS 实现 EVM 兼容的比特币二层网络

GOAT Network 是首家基于 zkMIPS，BitVM2 和去中心化 Sequencer 在比特币二层实现安全增强的乐观挑战协议, 实现 100% EVM 兼容的同时，仅需要 1-of-n 假设，就可以实现比特币网络的安全性。GOAT Network 具备以下核心亮点：

实现真正的去中心化：通过开创性的无许可去中心化 Sequencer 协议，所有跨链消息——包括资产的 peg-in、peg-out，以及二层网络的状态 Rollup——都能够在比特币和 GOAT Network 上达成共识。这彻底摆脱了对单一中心化实体的依赖，确保了真正的去中心化。同时，这一创新显著简化了 BitVM2 协议的信任设置，同时提供了同等的安全保障。

无需分叉，即可实现比特币的全面验证：GOAT 网络结合去中心化 Sequencer 和 BitVM2 协议，使得 BitVM2 协议变得可实用，通过比特币脚本直接验证 proof，继承比特币的原生安全性。zkMIPS 作为 GOAT 的扩容基础设施，不仅能够实现 100% 的 EVM 兼容，并且能够显著加速 proof 生成和验证过程，为 GOAT 网络带来前所未有生态扩展能力。

双重惩罚机制保障安全：GOAT 网络率先在比特币 Layer 2 网络中引入「双重惩罚」机制。该机制结合了比特币验证层的原生惩罚机制与 GOAT 共识层惩罚机制，有效降低了 GOAT Rollup 协议中不诚信行为的发生概率。该机制特别针对双重签名、节点停机以及 Sequencer 节点的非法报销攻击等潜在风险，全面提升网络的安全性与可靠性。

这一技术革新标志着比特币二层网络迈向去中心化新时代，为区块链技术的未来树立了新的行业标杆。

在 zkMIPS 在跟 BitVM2 的结合上，zkMIPS 在优化 Groth16 证明速度的同时，也对验证阶段进行了大量的优化，包括借助于 Hints 技巧显著降低比特币脚本计算 Miller Loop 的复杂度、Verifier 电路分段进行承诺、压缩 zkVM 的 public input 承诺、借助于 Decentralized Sequencer 保证 public input 跟 superblock 在同一个分支上，一定程度上简化了 BitVM2 乐观挑战流程的复杂度。

zkMIPS: 首个基于 MIPS 指令集的 zkVM

zkMIPS 是首个基于 MIPS 指令集的 zkVM，MIPS 指令集是一个成熟的指令集，其优势包括：

1. MIPS32R2 的指令相比 RISCV32IM 更加丰富，其中 J/JAL 系列指令，跳转长度最高可达 256MiB，在静态链接的场景下，可以非常方便实现跳转。MIPS32r2 有丰富的位操作指令，这些指令在 RISCV32IM 中并不存在，需要使用 B 扩展，MIPS32r2 有 MOVN/MOVZ 等条件选择指令，在很多场景下可以替代跳转指令，可以提高性能，减少指令数。MIPS32r2 有整数乘加指令，可以提高性能、减少指令数量。 MIPS32r2 有 SEH，SEB 符号扩展指令，可以非常方便的对 char 和 short 型数据进行符号扩展操作。
2. MIPS32r2 中的所有指令，作为一个整体，已经非常成熟地广泛使用了超过 20 年，不会存在各个模块之间相互衔接的问题；也不会存在因为版权争议而可能产生的动荡。作为扩展实现而不是一个整体实现的指令集，扩展之间可能存在相互磨合的问题。某些扩展的组合可能会存在不完整的或过于庞大的问题。MIPS 指令手册对于指令的行为描述也更为清晰详细。在区块链上，MIPS 已经被成功的应用到 Optimism 的 Fraud Proof 的校验就是基于 MIPS VM 实现的。

zkMIPS 已具备完善的功能。开发者可以证明使用 Rust、Golang 等广泛使用的高级语言编写的任何程序。zkMIPS 提供了一系列易于使用的开发工具包，包括 ZKM Playground、ZKM-Project-Template 和 ZKM Proof Network 等，帮助项目和开发者以非常低的门槛构建他们的 ZKP 产品。

zkMIPS 有助于帮助开发者保证电路逻辑的安全性。开发者可以使用最熟悉的语言来实现任意应用程序，并免于零知识证明电路审计。与传统的 ZKP 开发不同，zkMIPS 严格遵守 MIPS32r2 指令集，如果开发者已经审核过应用程序的业务逻辑，则无需再审核电路。

ZKM 提供了一个证明网络，帮助开发者和项目快速生成 proof，支持横向扩展，能够真正实现实时证明生成（Real-time proving）。这使得开发者和项目能够以极高的效率构建他们的去中心化 Web3 应用。此外，zkMIPS 还支持 Precompiles 等多种极致的证明加速方案。目前在以太坊基金会重点支持的 zk 项目 ethproofs.org 上，ZKM 上线首个基于 MIPS 指令集的证明器，实时对以太坊主网区块证明。

zkMIPS 具备行业领先的用例，支撑了多个创新性的 zkVM 支持的用例，包括 GOAT Network 的比特币 L2 和 Metis 的 HybridRollup，并且在 zkLLM，zkIdentity 等多个行业推动 zkVM 技术的广泛采用。未来结合 MIPS 成熟的生态系统，以及 ZKM 的 ZKP 基础设施，ZKM 继续持续的推动 zkVM 技术的广泛落地和应用。