Исследование Программируемости экосистемы Биткойн

Биткойн как наиболее ликвидная и безопасная блокчейн-система недавно привлёк внимание множества разработчиков. С ростом интереса к铭文, программируемость и проблемы масштабируемости экосистемы Биткойн стали центром обсуждения. Разработчики внедряют инновационные решения, такие как ZK, DA, сайдчейны, роллап и рестейкинг, чтобы продвигать экосистему Биткойн к новым вершинам процветания, что стало основным темой этого бычьего рынка.

Однако многие существующие решения по масштабированию заимствовали опыт таких платформ, как Ethereum, и часто полагаются на централизованные кроссчейн-мосты, что становится потенциальной слабостью системы. Реально разработанных решений, основанных на характеристиках самого Биткойна, относительно мало, что связано с недостаточно дружелюбной средой разработки Биткойна. Биткойн сталкивается с несколькими ключевыми ограничениями:

1. Скриптовые языки ограничивают тьюринг-полноту для обеспечения безопасности и не могут выполнять сложные смарт-контракты, как это делает Эфириум.
2. Структура хранения блокчейна оптимизирована для простых транзакций и не подходит для сложных операций смарт-контрактов.
3. Отсутствие специализированной виртуальной машины для выполнения смарт-контрактов.

Тем не менее, обновления сети Биткойн в последние годы заложили основу для повышения Программируемость. Сегрегация свидетелей (SegWit) 2017 года расширила ограничения на размер блока, а обновление Taproot 2021 года реализовало проверку массовой подписи, упростив такие операции, как атомарные обмены, многофункциональные кошельки и условные платежи.

В 2022 году разработчик Кейси Родармор предложил "Теорию Ординалов", которая открыла новый путь для встраивания метаданных в Биткойн, что имеет важное значение для приложений, требующих доступных и проверяемых данных о состоянии.

В настоящее время большинство проектов, усиливающих программируемость Биткойна, зависят от решений второго уровня (L2), что требует от пользователей доверия к кросс-чейн мостам и становится основной преградой для получения пользователей и ликвидности L2. Кроме того, Биткойн лишен нативной виртуальной машины или программируемости, что затрудняет прямую связь L2 с L1 без дополнительных предположений о доверии.

В этом контексте проекты такие как RGB, RGB++ и Arch Network пытаются улучшить свою Программируемость на основе нативных свойств Биткойн различными способами:

1. RGB реализует умные контракты через верификацию оффлайн-клиентом, фиксируя изменения состояния в UTXO Биткойна. Хотя это имеет преимущества в области конфиденциальности, операции сложны и не хватает комбинируемости контрактов, развитие проходит медленно.

2. RGB++ улучшен на основе RGB и использует клиентов-валидаторов с консенсусом для предоставления решения по кросс-цепочечному перемещению метаданных активов, поддерживая перемещение активов любой структуры UTXO.

3. Arch Network предоставляет Биткойну нативное решение для смарт-контрактов, создав ZK виртуальную машину и сеть валидаторов, фиксируя изменения состояния и активов в транзакциях Биткойна через агрегацию транзакций.

RGB: ранние попытки расширения смарт-контрактов

RGB является важным решением, которое раннее сообщество Биткойна исследовало для расширения смарт-контрактов. Оно использует UTXO для упаковки и записи статусных данных, что предоставило ключевые идеи для последующего нативного расширения Биткойна.

RGB использует механизм верификации вне цепи, перемещая верификацию перевода токенов с уровня консенсуса Биткойна на внецепочный уровень, выполняемый определенными клиентами, связанными с транзакциями. Этот подход снижает требования к широковещательной передаче по сети, повышая приватность и эффективность. Однако, это усиление приватности также приводит к таким проблемам, как сложность операций и трудности в разработке, что влияет на 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, предоставляя эффективный механизм управления состоянием.

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

RGB++: Кросс-чейн решение на основе UTXO

RGB++ — это еще один путь расширения, разработанный Nervos на основе концепции RGB, также базирующийся на привязке UTXO. Он использует Тьюринг-полную цепочку UTXO (такие как CKB или другие цепочки) для обработки данных вне цепи и смарт-контрактов, что дополнительно повышает Программируемость Биткойна и обеспечивает безопасность за счет однородной привязки BTC.

RGB++ использует универсальную цепочку UTXO с полной программируемостью в качестве теневой цепи, что позволяет выполнять сложные смарт-контракты и связывать их с UTXO Биткойна, увеличивая программируемую гибкость системы. Исоморфная связь между UTXO Биткойна и UTXO теневой цепи обеспечивает согласованность состояний и активов между двумя цепями, гарантируя безопасность транзакций.

RGB++ расширение поддерживает все тьюринг-полные UTXO цепи, улучшая межцепочечную совместимость и ликвидность активов. Безмостовая межцепочечная связь реализуется через гомоморфное связывание UTXO, что предотвращает проблему "фальшивых токенов" традиционных межцепочечных мостов, гарантируя подлинность и согласованность активов.

Проверка на блокчейне через теневую цепь, RGB++ упрощает процесс верификации клиента, пользователю достаточно проверить соответствующие транзакции на теневой цепи, чтобы подтвердить правильность вычисления статуса. Этот способ верификации на блокчейне оптимизирует пользовательский опыт и избегает сложного управления UTXO в RGB.

Arch Network: Решение для смарт-контрактов на основе ZK

Сеть Arch в основном состоит из Arch zkVM и сети узлов проверок, используя доказательства с нулевым разглашением и децентрализованную сеть верификации для обеспечения безопасности и конфиденциальности смарт-контрактов, более удобна, чем RGB, и не требует привязки дополнительных UTXO цепей, как RGB++.

Arch zkVM использует RISC Zero ZKVM для выполнения смарт-контрактов и генерации нулевых доказательств, которые проверяются сетью децентрализованных узлов. Система работает на основе модели UTXO, упаковывая состояние смарт-контрактов в State UTXOs, что повышает безопасность и эффективность.

Активы UTXOs используются для представления Биткойн или других токенов и могут управляться с помощью делегирования. Проверочная сеть проверяет содержимое ZKVM через случайно выбранные узлы-лидеры, используя схему подписания FROST для агрегации подписей узлов, а затем транзакция передается в сеть Биткойн.

Arch zkVM предоставляет Биткойну тьюринг-полноценную виртуальную машину, способную выполнять сложные смарт-контракты. После каждого выполнения контракта создается доказательство с нулевым разглашением для проверки правильности контракта и изменений состояния.

Arch использует модель UTXO Биткойна, состояние и активы инкапсулированы в UTXO, и осуществляется преобразование состояния с помощью концепции одноразового использования. Данные состояния смарт-контрактов записываются как state UTXOs, а оригинальные активы записываются как Asset UTXOs.

Хотя Arch не имеет инновационной структуры блокчейна, необходима сеть узлов для верификации. В течение каждого Arch Epoch система случайным образом выбирает узел-Лидера из числа участников, отвечающего за распространение информации. Все zk-доказательства проверяются децентрализованной сетью узлов верификации, что обеспечивает безопасность системы и сопротивляемость цензуре, а также генерирует подписи для узла-Лидера. После того как транзакция получает подписи от достаточного количества узлов, она может быть транслирована в сети Биткойн.

Итог

RGB, RGB++ и Arch Network имеют свои особенности в дизайне Программируемость Биткойн, продолжая идею привязки UTXO. Одноразовое использование UTXO более подходит для записи состояния смарт-контрактов.

Тем не менее, эти решения также сталкиваются с общими проблемами: плохой пользовательский опыт и ограниченное повышение производительности. Arch и RGB в основном расширили функциональность, а не производительность; RGB++ улучшил пользовательский опыт за счет введения высокопроизводительной цепочки UTXO, но также ввел дополнительные предположения о безопасности.

С увеличением числа разработчиков в сообществе Биткойн мы увидим больше инновационных решений для масштабирования, таких как обсуждаемое обновление op-cat. Решения, соответствующие исходным свойствам Биткойн, заслуживают особого внимания. Метод привязки UTXO является эффективным способом расширения его Программируемость без обновления сети Биткойн. Если удастся решить проблемы с пользовательским опытом, это приведет к значительному прорыву для умных контрактов Биткойн.