Исследование Программируемости экосистемы Биткойн

Биткойн, как наиболее ликвидная и безопасная блокчейн-технология на текущий момент, привлёк множество разработчиков после всплеска мемов. Эти разработчики быстро сосредоточили своё внимание на программируемости и проблемах масштабируемости Биткойна. Благодаря внедрению разнообразных решений, таких как ZK, DA, сайдчейны, rollup и restaking, экосистема Биткойна переживает новый период процветания, становясь核心焦点 этого бычьего рынка.

Однако многие проектные решения опираются на опыт масштабирования платформ смарт-контрактов, таких как Эфириум, часто полагаясь на централизованные кросс-чейн мосты, что становится потенциальной слабостью системы. Существует мало решений, основанных на характеристиках самого Биткойна, что связано с плохим опытом разработчиков Биткойна. Биткойн трудно выполнять смарт-контракты, как Эфириум, по следующим причинам:

1. Язык скриптов Биткойна ограничивает Тьюринговую полноту для обеспечения безопасности, что делает невозможным выполнение сложных смарт-контрактов.
2. Биткойн блокчейн хранения предназначен для простых транзакций и не оптимизирован для сложных смарт-контрактов.
3. Биткойн не имеет виртуальной машины для выполнения смарт-контрактов.

Внедрение 2017 года изоляционного свидетельства (SegWit) увеличило лимит размера блока Биткойна; обновление Taproot 2021 года сделало возможной валидацию пакетных подписей, что позволяет более эффективно обрабатывать транзакции (такие как атомарные обмены, кошельки с мультиподпиской и условные платежи). Эти достижения проложили путь к Программируемость Биткойна.

В 2022 году разработчик Кейси Родармор предложил "Теорию Ординалов", в которой изложена схема нумерации Сатоши, что сделало возможным встраивание изображений и других произвольных данных в транзакции Биткойн. Это открывает новые пути для прямого встраивания состояния и метаданных в цепочку Биткойн, предоставляя новые идеи для приложений, которым нужны доступные и проверяемые данные состояния.

В настоящее время большинство проектов по расширению Программируемость Биткойн зависят от сетей второго уровня (L2), что требует от пользователей доверия к межсетевым мостам, что становится основным препятствием для L2 в получении пользователей и ликвидности. Кроме того, Биткойн в настоящее время лишен нативной виртуальной машины или Программируемость и не может реализовать связь между L2 и L1 без увеличения дополнительных предположений о доверии.

RGB, RGB++ и Arch Network пытаются улучшить Программируемость Биткойна, исходя из его врожденных свойств, предлагая возможности смарт-контрактов и сложных транзакций различными способами:

1. RGB — это схема смарт-контрактов, проверяемая через клиент вне цепи, которая записывает изменения состояния смарт-контрактов в UTXO Биткойна. Хотя она обладает определенными преимуществами в области конфиденциальности, использование ее затруднено, и она страдает от нехватки совместимости контрактов, что в настоящее время замедляет ее развитие.

2. RGB++ является еще одним расширением на основе подхода RGB, который все еще основан на привязке UTXO, но предоставляет решение для кросс-цепочек метаданных активов, используя саму цепочку в качестве валидатора клиента с консенсусом и поддерживает перенос любой структуры UTXO.

3. Arch Network предоставляет нативное решение для смарт-контрактов для Биткойн, создавая ZK виртуальную машину и соответствующую сеть валидаторов, фиксируя изменения состояния и записи активов в транзакциях Биткойн через агрегированные транзакции.

! UTXO Binding: подробное объяснение схем смарт-контрактов BTC: RGB, RGB++ и Arch Network

RGB

RGB является ранней концепцией расширения смарт-контрактов в сообществе Биткойн, которая использует UTXO для упаковки и записи данных состояния, предоставляя важные идеи для последующего нативного расширения Биткойн.

RGB использует оффлайн-верификацию, перемещая проверку перевода токенов с уровня консенсуса Биткойна на оффлайн-уровень, где верификацию выполняет определенный клиент, связанный с транзакцией. Этот подход уменьшает потребность в широковещательной передаче по всей сети, усиливая конфиденциальность и эффективность. Однако этот способ повышения конфиденциальности также является двусторонним мечом. Хотя он улучшает защиту конфиденциальности, это также делает третьих лиц невидимыми, что усложняет фактическую операцию и затрудняет разработку, ухудшая пользовательский опыт.

RGB ввел концепцию одноразовой запечатывающей ленты. Каждый UTXO может быть потрачен только один раз, что эквивалентно блокировке при создании и разблокировке при расходовании. Состояние смарт-контракта инкапсулируется через UTXO и управляется запечатывающей лентой, обеспечивая эффективный механизм управления состоянием.

RGB++

RGB++ является еще одним расширением на основе концепции RGB и по-прежнему основан на связывании UTXO.

RGB++ использует полностью программируемую UTXO-цепь для обработки оффлайн-данных и смарт-контрактов, что дополнительно повышает Программируемость Биткойна и обеспечивает безопасность через гомоморфную привязку к BTC.

RGB++ использует тюринг-полную UTXO-цепь в качестве теневой цепи, что позволяет выполнять сложные смарт-контракты и связываться с UTXO Биткойна, увеличивая программируемость и гибкость системы. UTXO Биткойна и UTXO теневой цепи гомоморфно связаны, что обеспечивает согласованность состояния и активов между двумя цепями, гарантируя безопасность транзакций.

RGB++ расширяется на все Тьюринг-полные UTXO-блокчейны, улучшая межцепочечную совместимость и ликвидность активов. Эта поддержка нескольких цепочек позволяет RGB++ комбинироваться с любым Тьюринг-полным UTXO-блокчейном, увеличивая гибкость системы. В то же время, благодаря гомоморфной привязке UTXO реализуется безмостовая межцепочечная связь, что предотвращает проблему "фальшивых токенов", обеспечивая подлинность и согласованность активов.

Онлайн-проверка с помощью теневой цепи упрощает процесс проверки клиента в RGB++. Пользователи просто должны проверить транзакции, связанные с теневой цепью, чтобы подтвердить правильность вычисления состояния RGB++. Этот метод проверки в цепи упрощает процесс проверки и оптимизирует пользовательский опыт. Используя тюринг-полную теневую цепь, RGB++ избегает сложного управления UTXO в RGB, предлагая более упрощенный и удобный для пользователя опыт.

Сеть Arch

Arch Network состоит в основном из Arch zkVM и сети узлов-валидаторов Arch, используя доказательства с нулевым разглашением и децентрализованную сеть валидации для обеспечения безопасности и конфиденциальности смарт-контрактов, более удобен, чем RGB, и не требует привязки к другой UTXO-цепи, как RGB++.

Arch zkVM использует RISC Zero ZKVM для выполнения смарт-контрактов и генерации нулевых доказательств, которые проверяются сетью децентрализованных узлов. Эта система работает на основе модели UTXO, заключая состояние смарт-контрактов в State UTXOs для повышения безопасности и эффективности.

Asset UTXOs используются для представления Биткойн или других токенов и могут управляться в委托方式. Сеть проверки Arch проверяет содержание ZKVM с помощью случайно выбранных узлов-лидеров и использует схему подписания FROST для агрегации подписей узлов, в конечном итоге транзакция передается в сеть Биткойн.

Arch zkVM предоставляет Биткойну тьюринг-полную виртуальную машину, способную выполнять сложные смарт-контракты. После каждого выполнения контракта генерируется нулевое доказательство, используемое для проверки корректности контракта и изменений состояния.

Arch использует модель UTXO Биткойн, состояние и активы заключены в UTXO, а преобразование состояния осуществляется через концепцию одноразового использования. Данные состояния смарт-контрактов записываются как state UTXOs, а исходные данные активов записываются как Asset UTXOs. Arch гарантирует, что каждый UTXO может быть использован только один раз, обеспечивая безопасное управление состоянием.

Arch хотя и не инновационен в структуре блокчейна, но требует сети узлов верификации. В течение каждого археопока система случайным образом выбирает узел-лидера в зависимости от доли, который отвечает за распространение информации среди всех остальных узлов-верификаторов в сети. Все zk-доказательства проверяются децентрализованной сетью узлов верификации, что обеспечивает безопасность системы и устойчивость к цензуре, и генерирует подпись для узла-лидера. Как только транзакция подписана необходимым количеством узлов, она может быть распространена в сети Биткойн.

Заключение

В дизайне Программируемость Биткойн выделяются RGB, RGB++ и Arch Network, которые все продолжают идею привязки UTXO. Одноразовое использование UTXO с атрибутом аутентификации более подходит для регистрации состояния смарт-контрактов.

Тем не менее, у этих решений есть очевидные недостатки, а именно плохой пользовательский опыт, задержки подтверждения, аналогичные Биткойну, и низкая производительность. Они только расширили функциональность, но не улучшили производительность, что особенно заметно в Arch и RGB. Хотя дизайн RGB++ предлагает лучший пользовательский опыт за счет введения высокопроизводительной цепочки UTXO, это также влечет за собой дополнительные предположения о безопасности.

С увеличением числа разработчиков, присоединяющихся к сообществу Биткойн, мы станем свидетелями большего количества решений по масштабированию, таких как активно обсуждаемое предложение по обновлению op-cat. Решения, соответствующие основным свойствам Биткойн, заслуживают особого внимания; метод привязки UTXO является самым эффективным способом расширения его Программируемость без обновления сети Биткойн. Если удастся решить проблемы с пользовательским опытом, это станет значительным шагом вперед для смарт-контрактов Биткойн.