Дослідження програмованості Біткойн: від RGB до Arch Network

Біткойн як найбільш ліквідна та найбезпечніша блокчейн-технологія, після буму на铭文 привернув велику кількість розробників. Ці розробники швидко зосередили увагу на програмованості та проблемах масштабування Біткойна, впроваджуючи рішення, такі як ZK, DA, бічні ланцюги, rollup, restaking тощо. Ці зусилля призвели до нового піднесення процвітання екосистеми Біткойна, ставши основною увагою цього етапу бичачого ринку.

Однак багато дизайнів продовжують досвід масштабування смарт-контрактних платформ, таких як Ефіріум, і часто покладаються на централізовані крос-ланцюгові мости, що має свої слабкі місця. Відносно небагато рішень, розроблених на основі характеристик Біткойну, що пов'язано з поганим досвідом розробників Біткойну. Біткойн має деякі обмеження, які ускладнюють виконання смарт-контрактів так, як це робить Ефіріум:

1. З міркувань безпеки, мова сценаріїв Біткойн обмежує Тьюрінгову повноту, що не дозволяє виконувати складні смарт-контракти.
2. Біткойн блокчейн зберігання спроектований для простих транзакцій, не оптимізовано для складних смарт-контрактів.
3. Біткойн не має віртуальної машини для виконання смарт-контрактів.

Ізоляційне свідчення 2017 року (SegWit) розширило обмеження розміру блоку Біткойн; оновлення Taproot 2021 року зробило можливим верифікацію пакетних підписів, що прискорило обробку транзакцій. Ці оновлення створили умови для програмованості Біткойн.

У 2022 році розробник Кейсі Родармор запропонував "Теорію Ордіналів", в якій описано схему нумерації, що дозволяє вбудовувати будь-які дані в транзакції Біткойн. Це відкриває нові можливості для безпосереднього вбудовування інформації про стан і метаданих у ланцюг Біткойн, пропонуючи нові ідеї для програм, які потребують доступних і перевіряємих даних про стан.

Наразі більшість проектів, які розширюють програмованість Біткойна, залежать від другого рівня мережі (L2), що вимагає від користувачів довіри до крос-ланцюгових мостів, що є основною перешкодою для залучення користувачів і ліквідності до L2. Крім того, Біткойн не має рідної віртуальної машини або програмованості, що унеможливлює комунікацію між L2 і L1 без додаткових припущень про довіру.

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

1. RGB є схемою смарт-контрактів, що перевіряється через клієнта поза ланцюгом, яка записує зміни стану смарт-контракту в UTXO Біткойна. Хоча є певні переваги в конфіденційності, проте використання є складним і бракує комбінованості контрактів, розвиток повільний.

2. RGB++ є ще одним розширенням Nervos на основі концепції RGB, все ще базується на прив'язці UTXO, але шляхом використання самої ланки як клієнта-валідатора з консенсусом, забезпечує рішення для крос-ланцюгового переміщення метаданих активів, підтримуючи передачу будь-якої структури UTXO.

3. Arch Network надає рідне рішення для смарт-контрактів для Біткойну, створюючи ZK віртуальну машину та відповідну мережу валідаторів, через агрегування транзакцій фіксуючи зміни стану та етапи активів у транзакціях Біткойну.

RGB

RGB є раннім підходом до розширення смарт-контрактів у спільноті Біткойн, який за допомогою UTXO упаковує та записує дані стану, надаючи важливі ідеї для подальшого нативного розширення Біткойн.

RGB використовує перевірку поза ланцюгом, переміщаючи перевірку передачі монет з рівня консенсусу Біткойн на поза ланцюг, де перевірка здійснюється конкретними клієнтами, пов'язаними з транзакцією. Це зменшує вимоги до широкомовлення по всій мережі, покращує конфіденційність та ефективність. Проте, цей спосіб підвищення конфіденційності також є двосічним мечем. Хоча це покращує захист конфіденційності, але призводить до невидимості для третіх сторін, ускладнюючи фактичні операції та розробку, що погіршує користувацький досвід.

RGB вводить концепцію одноразового використання пломби. Кожен UTXO може бути використаний лише один раз, що еквівалентно блокуванню під час створення і розблокуванню під час витрачання. Стан смарт-контракту упаковується через UTXO і управляється пломбою, що забезпечує ефективний механізм управління станом.

RGB++

RGB++ є ще одним розширенням, заснованим на концепції RGB, розробленим Nervos, і все ще базується на прив'язці UTXO.

RGB++ використовує Turing-здатний UTXO-ланцюг (, такий як CKB або інші ланцюги ), для обробки даних поза ланцюгом і смарт-контрактів, що ще більше підвищує програмованість Біткойна та забезпечує безпеку через гомоморфне зв'язування Біткойна.

RGB++ використовує універсальну UTXO-ланцюг як тіньовий ланцюг для обробки даних поза ланцюгом та смарт-контрактів. Цей ланцюг може виконувати складні смарт-контракти і може бути прив'язаний до Біткойн UTXO, що підвищує програмованість та гнучкість системи. Біткойн UTXO та тіньовий ланцюг UTXO є ізоморфно пов'язаними, що забезпечує узгодженість стану та активів між двома ланцюгами та гарантує безпеку транзакцій.

RGB++ розширюється на всі Тюрінг-повні UTXO-ланцюги, підвищуючи крос-ланцюгову взаємодію та ліквідність активів. Підтримка багатьох ланцюгів дозволяє RGB++ поєднуватися з будь-яким Тюрінг-повним UTXO-ланцюгом, підвищуючи гнучкість системи. Водночас, реалізація безмостової крос-ланцюгової взаємодії через UTXO ізоморфне зв'язування уникає проблеми "фальшивої монети", забезпечуючи справжність та узгодженість активів.

Онлайн-перевірка через тіньовий ланцюг спростила процес перевірки клієнта для RGB++. Користувачам потрібно лише перевірити транзакції, пов'язані з тіньовим ланцюгом, щоб підтвердити правильність обчислення стану RGB++. Ця онлайн-перевірка спростила процес перевірки та оптимізувала досвід користувачів. Використовуючи тіньовий ланцюг з повною програмованістю, RGB++ уникнув складного управління UTXO RGB, надаючи більш спрощений та зручний для користувача досвід.

Арочна мережа

Arch Network складається в основному з Arch zkVM та мережі валідаційних вузлів Arch, використовуючи нульові докази (zk-proofs) та децентралізовану валідаційну мережу для забезпечення безпеки та конфіденційності смарт-контрактів, є більш зручним у використанні, ніж RGB, і не потребує прив'язки до іншої UTXO-ланцюга, як RGB++.

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

Asset UTXOs використовуються для представлення Біткойн або інших токенів, які можна управляти через делегування. Arch верифікаційна мережа перевіряє вміст ZKVM через випадково обрані вузли-лідери, використовуючи схему підпису FROST для агрегації підписів вузлів, в кінцевому підсумку розповсюджуючи транзакцію в мережу Біткойн.

Arch zkVM надає Біткойну тьюрінг-повну віртуальну машину, здатну виконувати складні смарт-контракти. Після кожного виконання контракту генерується нульове знання, яке використовується для перевірки правильності контракту та зміни стану.

Arch використовує модель UTXO Біткойна, стан і активи інкапсульовані в UTXO, здійснюючи перехід стану через концепцію одноразового використання. Дані стану смарт-контракту записуються як state UTXOs, а активи оригінальних даних записуються як Asset UTXOs. Arch забезпечує, що кожен UTXO може бути витрачений лише один раз, що забезпечує безпечне управління станом.

Хоча Arch не інновує структуру блокчейну, але потрібно перевірити мережу вузлів. Протягом кожної Epoch Arch система випадковим чином обирає лідера з числа учасників за стейком, який відповідає за передачу інформації іншим вузлам-верифікаторам у мережі. Всі zk-докази перевіряються децентралізованою мережею верифікаторів, що забезпечує безпеку системи та стійкість до цензури, і генерують підпис для лідера. Після отримання необхідної кількості підписів від вузлів, транзакція може бути транслювана в мережі Біткойн.

Висновок

У дизайні програмованості Біткойна RGB, RGB++ та Arch Network мають свої особливості, але всі вони продовжують ідею прив'язки UTXO. Одноразова використання атрибуту автентифікації UTXO краще підходить для запису стану смарт-контрактів.

Однак ці рішення мають і очевидні недоліки, такі як поганий досвід користувача, затримка підтвердження, що відповідає Біткойну, та низька продуктивність. Хоча функціональність розширена, продуктивність не покращена, що особливо помітно в Arch та RGB. RGB++ хоч і забезпечує кращий досвід користувача завдяки впровадженню високопродуктивного UTXO-ланцюга, але також вносить додаткові припущення безпеки.

Зі збільшенням кількості розробників, які приєднуються до спільноти Біткойн, ми побачимо більше рішень для розширення, таких як пропозиція оновлення op-cat, яка активно обговорюється. Рішення, що відповідають природним властивостям Біткойн, заслуговують на особливу увагу. Без оновлення мережі Біткойн, прив'язка UTXO є найефективнішим способом розширення програмованості Біткойн. Якщо буде вирішено питання зручності користування, це стане істотним кроком вперед для смарт-контрактів Біткойн.