Дослідження програмованості екосистеми Біткойн

Біткойн як найбільш ліквідна та безпечна блокчейн-технологія привернув увагу великої кількості розробників після сплеску інсайдів. Ці розробники швидко зосередилися на Програмованість та масштабуванні Біткойна. Завдяки впровадженню інноваційних рішень, таких як ZK, DA, бічні ланцюги, rollup та restaking, екосистема Біткойна переживає новий етап розквіту, ставши основною темою поточного бичачого ринку.

Однак багато проектів використовують досвід масштабування платформ смарт-контрактів, таких як Ethereum, і часто покладаються на централізовані кросчейн-мости, що стає потенційною слабкістю системи. Рідко зустрічаються проекти, які розроблені на основі специфіки самого Біткойна, що пов'язано з поганим досвідом розробників Біткойна. Біткойн з певних причин не може безпосередньо виконувати смарт-контракти, як це робить Ethereum:

1. Скриптова мова Біткойн обмежила Turing-completeness для забезпечення безпеки, не може виконувати складні смарт-контракти.
2. Біткойн блокчейн зберігання спроектований для простих транзакцій, не оптимізований для складних смарт-контрактів.
3. Біткойн має дефіцит віртуальної машини, необхідної для виконання смарт-контрактів.

Введення SegWit ( у 2017 році розширило обмеження на розмір блоку Біткойна; оновлення Taproot у 2021 році зробило можливим перевірку масових підписів, спростивши та пришвидшивши обробку транзакцій (такі як атомарні обміни, багатопідписні гаманці та умовні платежі). Ці оновлення заклали основу для Програмованості Біткойна.

У 2022 році розробник Кейсі Родармор запропонував "Ordinal Theory", яка описує схему нумерації, що дозволяє вбудовувати зображення та інші довільні дані у транзакції Біткойн. Це відкрило нові можливості для безпосереднього вбудовування інформації про стан і метаданих у ланцюг Біткойн, що забезпечує нові ідеї для таких застосунків, як смарт-контракти, яким необхідно отримувати доступ і перевіряти дані про стан.

Наразі більшість проектів, які покращують програмованість Біткойна, покладаються на мережі другого рівня (L2), що вимагає від користувачів довіри до крос-ланцюгових мостів, що є основною перешкодою для залучення користувачів і ліквідності L2. Крім того, Біткойн не має рідної віртуальної машини або програмованості, що ускладнює реалізацію зв'язку між L2 та L1 без додаткових припущень щодо довіри.

RGB, RGB++ та Arch Network намагаються покращити програмованість Біткойна, виходячи з його рідних властивостей, надаючи можливості для смарт-контрактів та складних транзакцій різними способами:

1. RGB є схемою смарт-контрактів, що перевіряються за допомогою клієнтів поза ланцюгом, яка фіксує зміни стану смарт-контрактів у UTXO Біткойна. Незважаючи на певні переваги у приватності, вона є складною у використанні і страждає від нестачі програмованості контрактів, наразі розвивається повільно.

2. RGB++ є ще одним розширенням від Nervos, заснованим на концепції RGB, яке все ще базується на прив'язці UTXO, але використовує саму ланцюг як клієнта-верифікатора з консенсусом, пропонуючи рішення для крос-ланцюгового переносу метаданих активів та підтримуючи перенесення будь-якої структури UTXO.

3. Arch Network надає рідне рішення для смарт-контрактів для Біткойн, створює ZK віртуальну машину та відповідну мережу валідаторів, через агрегацію транзакцій записує зміни стану та етапи активів у транзакціях Біткойн.

![UTXO прив'язка: детальний аналіз смарт-контрактів Біткойн RGB, RGB++ та Arch Network])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-fd3e0af827c9ddea86a297fe937aaa72.webp(

RGB

RGB є ранньою ідеєю розширення смарт-контрактів у спільноті Біткойн, яка записує дані про стан за допомогою обгортки UTXO, що надало важливі ідеї для подальшого нативного розширення Біткойн.

RGB використовує метод верифікації поза ланцюгом, переміщуючи перевірку передачі токенів з рівня консенсусу Біткойн до поза ланцюга, де верифікацію проводять клієнти, пов'язані з конкретними транзакціями. Цей метод зменшує вимоги до широкомовлення по всій мережі, підвищуючи конфіденційність та ефективність. Проте, цей спосіб покращення конфіденційності також є двосічним мечем. Хоча залучення лише специфічних вузлів, пов'язаних з транзакцією, покращує захист конфіденційності, це також призводить до невидимості для третіх сторін, ускладнюючи реальні операції та розробку, що погіршує досвід користувачів.

RGB впровадила концепцію одноразових пломб. Кожен UTXO може бути витрачений лише один раз, що еквівалентно блокуванню під час створення UTXO та розблокуванню під час витрачання. Стан смарт-контракту інкапсулюється через UTXO та управляється пломбами, що забезпечує ефективний механізм управління станом.

![Прив'язка UTXO: детальний аналіз рішень для смарт-контрактів BTC RGB, RGB++ та Arch Network])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-7fc8d82ac7da1ba2052256fc1d0476b2.webp(

RGB++

RGB++ є ще одним розширенням концепції RGB від Nervos, яке все ще базується на зв'язуванні UTXO.

RGB++ використовує Turing-здатний UTXO-ланцюг (такий як CKB або інші ланцюги) для обробки позамежних даних і смарт-контрактів, що ще більше покращує програмованість Біткойна, та забезпечує безпеку за допомогою гомоморфного зв'язування BTC.

RGB++ використовує Тюрінг-повну UTXO-ланцюг. Завдяки використанню таких Тюрінг-повних UTXO-ланцюгів, як CKB, як тіньового ланцюга, RGB++ може обробляти дані поза ланцюгом і смарт-контракти. Цей ланцюг не лише може виконувати складні смарт-контракти, але й може бути пов'язаний з UTXO Біткойна, що підвищує програмованість і гнучкість системи. Крім того, ідентичне зв'язування UTXO Біткойна та UTXO тіньового ланцюга забезпечує узгодженість станів і активів між двома ланцюгами, гарантуючи безпеку транзакцій.

RGB++ розширено на всі тюринг-повні UTXO-ланцюги, більше не обмежуючись CKB, що підвищує міжланцюгову взаємодію та ліквідність активів. Ця підтримка багатьох ланцюгів дозволяє RGB++ поєднуватися з будь-яким тюринг-повним UTXO-ланцюгом, підвищуючи гнучкість системи. Одночасно RGB++ реалізує безмостову міжланцюгову взаємодію через UTXO-ізоморфне зв'язування, уникаючи проблеми "фальшивих монет", що забезпечує автентичність та узгодженість активів.

Онлайн-перевірка через тіньовий ланцюг спростила процес перевірки клієнта для RGB++. Користувачам потрібно лише перевірити відповідні транзакції на тіньовому ланцюзі, щоб підтвердити правильність обчислень стану RGB++. Цей спосіб онлайн-перевірки не лише спростив процес перевірки, але й оптимізував досвід користувача. Завдяки використанню тіньового ланцюга з програмованістю, RGB++ уникнув складного управління UTXO в RGB, пропонуючи більш спрощений та дружній до користувача досвід.

Арочна мережа

Arch Network складається переважно з Arch zkVM та мережі верифікаційних вузлів Arch, використовуючи нульові докази )zk-proofs( та децентралізовану мережу верифікації для забезпечення безпеки та конфіденційності смарт-контрактів, є більш зручним за RGB та не потребує прив'язки до іншого UTXO-ланцюга, як RGB++.

Arch zkVM використовує RISC Zero ZKVM для виконання смарт-контрактів і генерації нульових доказів, які перевіряються децентралізованою мережею вузлів перевірки. Ця система працює на основі моделі UTXO, упаковуючи стан смарт-контрактів у State UTXOs для підвищення безпеки та ефективності.

Asset UTXOs використовуються для представлення Біткойн або інших токенів і можуть управлятися через делегування. Мережа Arch перевіряє зміст ZKVM через випадково обрані лідер-нод, і використовує схему підпису FROST для агрегації підписів вузлів, зрештою транслюючи транзакцію в мережу Біткойн.

Arch zkVM надає Біткойну універсальну віртуальну машину, здатну виконувати складні смарт-контракти. Після кожного виконання смарт-контракту Arch zkVM генерує нульові знання, що використовуються для перевірки правильності контракту та зміни стану.

Arch також використовує модель UTXO Біткойна, стан і активи упаковуються в UTXO, а перетворення стану відбувається за допомогою концепції одноразового використання. Дані стану смарт-контракту записуються як state UTXOs, а оригінальні активи записуються як Asset UTXOs. Arch забезпечує, що кожен UTXO можна витратити лише один раз, що забезпечує безпечне управління станом.

Arch хоча і не інновує структуру блокчейну, але потребує мережі верифікаційних вузлів. Протягом кожного Arch Epoch система випадковим чином обирає вузол-лідера з урахуванням прав власності, який відповідає за поширення отриманої інформації на всі інші верифікаційні вузли в мережі. Усі zk-докази перевіряються децентралізованою мережею верифікаційних вузлів, що забезпечує безпеку системи та опір цензурі, і генерують підпис для вузла-лідера. Як тільки транзакцію підпише необхідна кількість вузлів, її можна транслювати в мережі Біткойн.

![UTXO прив'язка: детальний опис BTC смарт-контрактів RGB, RGB++ та Arch Network])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-0b0106c9ec7c79b2e266824525ff1721.webp(

Підсумок

У дизайні програмованості Біткойна RGB, RGB++ та Arch Network мають свої особливості, але всі вони продовжують ідею зв'язування UTXO, а властивість одноразової аутентифікації UTXO краще підходить для запису стану смарт-контрактів.

Однак ці рішення також мають очевидні недоліки, головним чином, поганий користувацький досвід, затримка підтвердження, що відповідає Біткойну, та низька продуктивність. Вони розширили функціональність, але не змогли підвищити продуктивність, що особливо помітно в Arch і RGB. Хоча дизайн RGB++ поліпшив користувацький досвід завдяки впровадженню високопродуктивного UTXO ланцюга, він також ввів додаткові припущення щодо безпеки.

Зі збільшенням кількості розробників, які приєднуються до спільноти Біткойн, ми побачимо більше рішень для масштабування, таких як пропозиція оновлення op-cat, яка активно обговорюється. Рішення, що відповідають природним властивостям Біткойн, заслуговують особливої уваги, метод прив'язки UTXO є найефективнішим способом розширення його програмованості без оновлення мережі Біткойн. Якщо вдасться вирішити проблеми з користувацьким досвідом, це стане значним досягненням для смарт-контрактів Біткойн.