Дослідження програмованості екосистеми Біткойн

Біткойн як найліквідніша та найбезпечніша блокчейн-система останнім часом привертає увагу великої кількості розробників. З розвитком інскрипцій, програмованість та питання масштабування екосистеми Біткойн стали в центрі уваги. Розробники просувають екосистему Біткойн до нових вершин процвітання, впроваджуючи інноваційні рішення, такі як ZK, DA, бічні ланцюги, rollup і рестейкінг, що стало основною темою цього бичачого ринку.

Проте багато існуючих рішень для масштабування запозичили досвід платформ смарт-контрактів, таких як Ефіріум, і часто покладаються на централізовані міжланцюгові мости, що стало потенційною вразливістю системи. Справжніх рішень, що спроектовані на основі власних характеристик Біткойна, відносно небагато, що пов'язано з недостатньо дружнім розробницьким середовищем Біткойна. Біткойн стикається з кількома ключовими обмеженнями:

1. Скриптові мови обмежили Тюрінгова повноту для забезпечення безпеки, не можуть виконувати складні смарт-контракти, як Ethereum.
2. Структура зберігання блокчейну оптимізована для простих транзакцій, не підходить для складних операцій смарт-контрактів.
3. Нестача спеціалізованих віртуальних машин для виконання смарт-контрактів.

Попри це, оновлення мережі Біткойн в останні роки заклали основу для підвищення Програмованість. Сепараційне свідчення 2017 року (SegWit) розширило обмеження на розмір блоку, а оновлення Taproot 2021 року реалізувало перевірку масових підписів, спростивши операції, такі як атомарні обміни, мультипідписні гаманці та умовні платежі.

У 2022 році розробник Кейсі Родармор запропонував "Теорію Ординалів", яка відкрила нові можливості для вбудовування метаданих у Біткойн-ланцюг, що має велике значення для застосунків, які потребують доступних і перевірених станів даних.

Наразі більшість проектів, що покращують програмованість Біткойна, залежать від рішень другого рівня (L2), що вимагає від користувачів довіри до мостів між ланцюгами, ставлячи це велику перешкоду для залучення користувачів та ліквідності до L2. Крім того, Біткойну бракує рідної віртуальної машини або програмованості, що ускладнює реалізацію прямої комунікації між L2 та L1 без необхідності в додаткових припущеннях довіри.

У цьому контексті проекти, такі як RGB, RGB++ та Arch Network, намагаються посилити свою програмованість, виходячи з рідних властивостей Біткойна, використовуючи різні методи:

1. RGB через позамережевий клієнт верифікує реалізацію смарт-контракту, фіксуючи зміни стану в UTXO Біткойна. Хоча має переваги в конфіденційності, операції є складними і бракує комбінаційності контрактів, розвиток відбувається повільно.

2. RGB++ покращено на основі RGB, використовуючи клієнтських валідаторів з консенсусом, щоб надати рішення для кросчейн-активів метаданих, підтримуючи передачу активів для будь-якої структури UTXO.

3. Arch Network надає рідне рішення для смарт-контрактів для Біткойна, створює ZK віртуальну машину та мережу валідаторів, шляхом агрегації транзакцій фіксує зміни стану та записи активів у транзакціях Біткойна.

RGB: Ранні спроби розширення смарт-контрактів

RGB є важливим рішенням для розширення смарт-контрактів, яке було раніше досліджено спільнотою Біткойн. Він упаковує дані стану через UTXO, що забезпечує ключові ідеї для подальшого рідного розширення Біткойн.

RGB використовує механізм перевірки поза мережею, переміщаючи верифікацію передачі монет з рівня консенсусу Біткойн в поза мережу, виконуючи її спеціалізованими клієнтами, пов'язаними з конкретними транзакціями. Цей підхід зменшує вимоги до глобального транслювання, підвищуючи конфіденційність та ефективність. Однак, це посилення конфіденційності також призводить до складності в експлуатації та труднощів у розробці, що впливає на користувацький досвід.

RGB впровадив концепцію одноразового використання пломби, кожен UTXO може бути витрачений лише один раз, що еквівалентно блокуванню під час створення та розблокуванню під час витрачання. Стан смарт-контракту упаковується через UTXO і керується пломбою, що забезпечує ефективний механізм управління станом.

RGB++: крос-чейн рішення на основі UTXO

RGB++ є ще одним розширенням, розробленим Nervos на основі концепції RGB, який також базується на прив'язці UTXO. Він використовує Turing-завершений UTXO-ланцюг (такий як CKB або інші ланцюги) для обробки даних та смарт-контрактів поза ланцюгом, що ще більше підвищує програмованість Біткойна і забезпечує безпеку через однорідне зв'язування BTC.

RGB++ використовує Тюрінг-повну UTXO-ланцюг як тіньовий ланцюг, що дозволяє виконувати складні смарт-контракти та пов'язувати їх з Біткойн UTXO, що збільшує програмованість системи. Ізоморфне зв'язування Біткойн UTXO з тіньовим ланцюгом UTXO забезпечує консистентність стану та активів між двома ланцюгами, гарантує безпеку транзакцій.

RGB++ розширення підтримує всі Тьюрінг-повні UTXO-ланцюги, підвищуючи міжланцюгову взаємодію та ліквідність активів. Завдяки UTXO-однорідному зв'язуванню реалізується безмостова міжланцюгова взаємодія, уникаючи проблеми "підроблених монет" традиційних міжланцюгових мостів, забезпечуючи автентичність і узгодженість активів.

За допомогою тіньового ланцюга для перевірки в ланцюгу, RGB++ спростив процес перевірки клієнта, користувачеві потрібно лише перевірити відповідні транзакції на тіньовому ланцюзі для підтвердження правильності обчислення стану. Цей спосіб перевірки в ланцюзі оптимізує досвід користувача, уникаючи складного управління UTXO в RGB.

Arch Network: Програмованість на основі ZK для смарт-контрактів

Arch Network складається в основному з Arch zkVM та мережі валідаційних вузлів, використовуючи нульові знання та децентралізовану валідаційну мережу для забезпечення безпеки та конфіденційності смарт-контрактів, є більш зручним, ніж RGB, та не вимагає прив'язки додаткових UTXO-ланцюгів, як RGB++.

Arch zkVM використовує RISC Zero ZKVM для виконання смарт-контрактів і генерації нульових доказів, які перевіряються мережею децентралізованих верифікаційних вузлів. Система функціонує на основі моделі UTXO, упаковуючи стан смарт-контрактів у State UTXOs, що підвищує безпеку та ефективність.

Активи UTXO використовуються для представлення Біткойн або інших монет, які можна управляти через делегування. Верифікаційна мережа перевіряє вміст ZKVM через випадково обраний вузол-лідер, який використовує схему підпису FROST для агрегації підписів вузлів, а зрештою транслює транзакцію в мережу Біткойн.

Arch zkVM забезпечує Біткойн універсальною віртуальною машиною, здатною виконувати складні смарт-контракти. Після кожного виконання контракту генерується нульове знання доказу, що використовується для перевірки правильності контракту та зміни стану.

Arch використовує UTXO-модель Біткойна, стан і активи упаковані в UTXO, а перехід стану відбувається через концепцію одноразового використання. Дані стану смарт-контракту записуються як state UTXO, а активи оригінальних даних записуються як Asset UTXO.

Хоча Arch не має інноваційної структури блокчейну, але потрібно перевірити мережу вузлів. Протягом кожного Epoch Arch система випадковим чином обирає вузол-лідер згідно з правами, який відповідає за поширення інформації. Усі zk-докази перевіряються децентралізованою мережею вузлів-верифікаторів, що забезпечує безпеку системи та її стійкість до цензури, та генерує підпис для вузла-лідера. Коли транзакція отримує достатню кількість підписів від вузлів, її можна транслювати в мережі Біткойн.

Підсумок

RGB, RGB++ та Arch Network мають свої особливості в дизайні програмованості Біткойна, продовжуючи ідею прив'язки до UTXO. Одноразове використання UTXO краще підходить для запису стану смарт-контрактів.

Однак ці рішення також стикаються зі спільними викликами: поганий досвід користувачів, обмежене підвищення продуктивності. Arch та RGB в основному розширили функціонал, а не продуктивність; RGB++ покращив досвід користувачів завдяки впровадженню високопродуктивного UTXO-ланцюга, але також ввів додаткові припущення щодо безпеки.

З появою більшої кількості розробників у спільноті Біткойн ми побачимо більше інноваційних рішень для розширення, таких як обговорювана пропозиція оновлення op-cat. Рішення, які відповідають рідним властивостям Біткойн, заслуговують на особливу увагу. Метод прив’язки UTXO є ефективним способом розширення його програмованості без оновлення мережі Біткойн. Якщо вдасться вирішити питання з користувацьким досвідом, це стане значним проривом для смарт-контрактів Біткойн.