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比特币原生可编程性探索:RGB、RGB++和Arch Network方案对比
比特币生态的可编程性探索
比特币作为当前流动性最佳且安全性最高的区块链,在铭文热潮后吸引了大量开发者。这些开发者迅速将注意力集中在比特币的可编程性和扩容问题上。通过引入ZK、DA、侧链、rollup和restaking等多样化方案,比特币生态正迎来新的繁荣高峰,成为本轮牛市的核心焦点。
然而,许多设计方案沿用了以太坊等智能合约平台的扩容经验,往往依赖中心化跨链桥,这成为系统的潜在弱点。鲜有方案基于比特币本身特性进行设计,这与比特币的开发者体验不佳有关。比特币因以下原因难以像以太坊那样执行智能合约:
2017年隔离见证(SegWit)的实施增加了比特币的区块大小限制;2021年的Taproot升级使批量签名验证成为可能,从而更高效地处理交易(如原子交换、多重签名钱包和条件付款)。这些进展为比特币的可编程性铺平了道路。
2022年,开发者Casey Rodarmor提出"Ordinal Theory",概述了聪的编号方案,使得在比特币交易中嵌入图像等任意数据成为可能。这为直接在比特币链上嵌入状态信息和元数据开辟了新途径,为需要可访问和可验证状态数据的应用程序提供了新思路。
目前,大多数扩展比特币编程性的项目依赖于二层网络(L2),这要求用户信任跨链桥,成为L2获取用户和流动性的主要障碍。此外,比特币目前缺乏原生虚拟机或可编程性,无法在不增加额外信任假设的情况下实现L2与L1的通信。
RGB、RGB++和Arch Network都试图从比特币原生属性出发,增强其可编程性,通过不同方法提供智能合约和复杂交易能力:
RGB是一种通过链下客户端验证的智能合约方案,将智能合约的状态变化记录在比特币的UTXO中。虽具有一定隐私优势,但使用繁琐且缺乏合约可组合性,目前发展缓慢。
RGB++是在RGB思路基础上的另一扩展路线,仍基于UTXO绑定,但通过将链本身作为具备共识的客户端验证者,提供了元数据资产跨链解决方案,并支持任意UTXO结构链的转移。
Arch Network为比特币提供了原生智能合约方案,创建ZK虚拟机和对应验证者节点网络,通过聚合交易将状态变化与资产记录在比特币交易中。
RGB
RGB是比特币社区早期智能合约扩展思路,通过UTXO封装记录状态数据,为后续比特币原生扩容提供了重要思路。
RGB采用链下验证方式,将代币转移验证从比特币共识层移至链下,由特定交易相关客户端进行验证。这种方式减少了全网广播需求,增强了隐私和效率。然而,这种隐私增强方式也是把双刃剑。虽然增强了隐私保护,但也导致第三方不可见,使实际操作复杂且难以开发,用户体验较差。
RGB引入了单次使用密封条概念。每个UTXO只能被花费一次,相当于创建时上锁,花费时解锁。智能合约状态通过UTXO封装并通过密封条管理,提供了有效的状态管理机制。
RGB++
RGB++是在RGB思路基础上的另一扩展路线,仍基于UTXO绑定。
RGB++利用图灵完备的UTXO链处理链下数据和智能合约,进一步提升了比特币的可编程性,并通过同构绑定BTC保证安全性。
RGB++采用图灵完备的UTXO链作为影子链,能执行复杂智能合约,并与比特币UTXO绑定,增加了系统编程性和灵活性。比特币UTXO和影子链UTXO同构绑定,确保两链间状态和资产一致性,保证交易安全。
RGB++扩展到所有图灵完备UTXO链,提升了跨链互操作性和资产流动性。这种多链支持允许RGB++与任何图灵完备UTXO链结合,增强系统灵活性。同时,通过UTXO同构绑定实现无桥跨链,避免了"假币"问题,确保资产真实性和一致性。
通过影子链进行链上验证,RGB++简化了客户端验证过程。用户只需检查影子链相关交易,即可验证RGB++状态计算正确性。这种链上验证方式简化了验证过程,优化了用户体验。由于使用图灵完备影子链,RGB++避免了RGB复杂的UTXO管理,提供更简化和用户友好的体验。
Arch Network
Arch Network主要由Arch zkVM和Arch验证节点网络组成,利用零知识证明和去中心化验证网络确保智能合约安全和隐私,比RGB更易用,且无需像RGB++那样绑定另一条UTXO链。
Arch zkVM使用RISC Zero ZKVM执行智能合约并生成零知识证明,由去中心化验证节点网络验证。该系统基于UTXO模型运行,将智能合约状态封装在State UTXOs中,以提高安全性和效率。
Asset UTXOs用于代表比特币或其他代币,可通过委托方式管理。Arch验证网络通过随机选出的leader节点对ZKVM内容验证,并使用FROST签名方案聚合节点签名,最终将交易广播到比特币网络。
Arch zkVM为比特币提供了图灵完备虚拟机,能执行复杂智能合约。每次合约执行后,生成零知识证明,用于验证合约正确性和状态变化。
Arch使用比特币UTXO模型,状态和资产封装在UTXO中,通过单次使用概念进行状态转换。智能合约状态数据记录为state UTXOs,原数据资产记录为Asset UTXOs。Arch确保每个UTXO只能被花费一次,提供安全的状态管理。
Arch虽未创新区块链结构,但需要验证节点网络。每个Arch Epoch期间,系统根据权益随机选择Leader节点,负责将信息传播到网络内所有其他验证者节点。所有zk-proofs由去中心化验证节点网络验证,确保系统安全性和抗审查性,并生成签名给Leader节点。交易一旦由所需数量节点签署,即可在比特币网络上广播。
结论
在比特币可编程性设计方面,RGB、RGB++和Arch Network各具特色,均延续了绑定UTXO思路,UTXO的一次性使用鉴权属性更适合智能合约记录状态。
然而,这些方案也存在明显劣势,即用户体验欠佳,与比特币一致的确认延迟和低性能。它们仅扩展了功能,未提升性能,这在Arch和RGB中尤为明显。RGB++的设计虽通过引入高性能UTXO链提供了更佳用户体验,但也带来额外安全性假设。
随着更多开发者加入比特币社区,我们将见证更多扩容方案,如op-cat升级提案正积极讨论中。切合比特币原生属性的方案值得重点关注,UTXO绑定方法是不升级比特币网络前提下,扩展其编程方式的最有效方法。只要能解决用户体验问题,将成为比特币智能合约的重大进步。