Исследование Программируемости экосистемы Биткойн

Биткойн как текущая наиболее ликвидная и безопасная блокчейн-система в последнее время привлекает большое внимание разработчиков. С появлением техники инскрипции, разработчики начинают углубленно изучать программируемость и проблемы масштабируемости Биткойна. Внедряя такие инновационные решения, как доказательства с нулевым разглашением, доступность данных, сайдчейны, роллап и повторное залоговое обеспечение, экосистема Биткойна вступает в новую эру процветания, становясь центральным фокусом этого бычьего рынка.

Тем не менее, многие существующие проектные решения опираются на опыт масштабирования таких платформ, как Эфириум, и часто зависят от централизованных кросс-чейн мостов, что становится потенциальной слабостью системы. Существует немного решений, основанных на характеристиках самого Биткойна, что связано с тем, что среда разработки Биткойна недостаточно дружелюбна. Биткойн имеет некоторые ограничения, которые затрудняют выполнение смарт-контрактов так же, как это делает Эфириум:

1. Скриптовый язык Биткойна ограничивает тьюринговую полноту для обеспечения безопасности, не позволяя выполнять сложные смарт-контракты, как на Эфириуме.
2. Структура хранения блокчейна Биткойн оптимизирована для простых транзакций и не подходит для сложных смарт-контрактов.
3. Биткойн не имеет специализированной виртуальной машины для выполнения смарт-контрактов.

В последние годы сеть Биткойн претерпела несколько важных обновлений. В 2017 году изоляционное свидетельство (SegWit) увеличило лимит размера блока; обновление Taproot 2021 года сделало возможной верификацию пакетных подписей, упростив операции атомарного обмена, многоподписных кошельков и условных платежей. Эти обновления заложили основу для Программируемости Биткойна.

В 2022 году разработчик Кейси Родармор предложил "Теорию Ординалов", которая ввела схему нумерации Сатоши, что сделало возможным встраивание изображений и любых данных в транзакции Биткойна. Это открыло новые пути для прямого хранения состояния и метаданных в цепочке Биткойна, предоставив новые идеи для приложений смарт-контрактов, которым нужны доступные и проверяемые данные состояния.

В настоящее время большинство проектов, расширяющих Программируемость Биткойна, зависят от сетей второго уровня (L2), что требует от пользователей доверия к мостам между цепями, что является серьезным препятствием для привлечения пользователей и ликвидности для L2. Кроме того, Биткойн не имеет нативной виртуальной машины или Программируемости, что затрудняет реализацию связи между L2 и L1 без дополнительных предположений о доверии.

Проекты такие как RGB, RGB++ и Arch Network пытаются улучшить Программируемость Биткойна, исходя из его исходных свойств, предоставляя возможности для смарт-контрактов и сложных сделок различными способами:

1. RGB является схемой смарт-контрактов, проверяемой через оффлайн-клиент, которая записывает изменения состояния контракта в UTXO Биткойна. Хотя она обладает определенными преимуществами в области конфиденциальности, использование сложно, отсутствует Программируемость контрактов, и развитие идет медленно.

2. RGB++ является еще одной расширенной схемой на основе идеи RGB, которая по-прежнему основана на привязке UTXO, но предоставляет решение для кросс-чейн активов с помощью использования самой цепи в качестве клиента-валидатора с консенсусом, поддерживая передачу активов любой структуры UTXO.

3. Arch Network предоставляет нативное решение для смарт-контрактов для Биткойна, создает ZK виртуальную машину и соответствующую сеть валидаторов, и через агрегирование транзакций записывает изменения состояния и перемещение активов в транзакциях Биткойна.

RGB

RGB является ранней идеей расширения смарт-контрактов в сообществе Биткойн, которая использует упаковку UTXO для записи состояния данных и предоставляет важные идеи для последующего нативного масштабирования Биткойн.

RGB использует способ верификации вне цепи, перемещая проверку передачи токенов с уровня консенсуса Биткойна на внецепочечные клиенты, связанные с конкретными транзакциями. Этот метод уменьшает потребность в трансляции по всей сети, улучшая конфиденциальность и эффективность. Однако этот способ улучшения конфиденциальности также является двойным мечом. Хотя он усиливает защиту конфиденциальности, это также делает третьи стороны невидимыми, что усложняет фактический процесс операций и затрудняет разработку, что приводит к плохому пользовательскому опыту.

RGB ввел концепцию одноразовых пломб. Каждый UTXO может быть потрачен только один раз, что эквивалентно его блокировке при создании и разблокировке при расходовании. Состояние смарт-контракта инкапсулируется в UTXO и управляется пломбой, предоставляя эффективный механизм управления состоянием.

RGB++

RGB++ является другой расширенной схемой, основанной на концепции RGB и по-прежнему основанной на привязке UTXO.

RGB++ использует полностью программируемую UTXO цепь (например, CKB или другие цепи) для обработки данных вне цепи и смарт-контрактов, что дополнительно повышает Программируемость Биткойна и обеспечивает безопасность через гомоморфное связывание BTC.

RGB++ использует универсальную цепочку UTXO как теневую цепочку, что позволяет выполнять сложные смарт-контракты и связываться с UTXO Биткойна, увеличивая программируемость и гибкость системы. UTXO Биткойна и UTXO теневой цепочки связаны гомоморфно, что обеспечивает согласованность состояния и активов между двумя цепочками, гарантируя безопасность транзакций.

RGB++ расширяется на все Turing-полные UTXO цепи, больше не ограничиваясь CKB, что улучшает межцепочечную совместимость и ликвидность активов. Эта поддержка многосетей позволяет RGB++ объединяться с любой Turing-полной UTXO цепью, увеличивая гибкость системы. В то же время, RGB++ реализует межцепочечные операции без мостов через UTXO-изоморфное связывание, избегая проблемы "фальшивых токенов", что обеспечивает подлинность и согласованность активов.

Проверка на блокчейне через теневую цепь упрощает процесс верификации клиента с помощью RGB++. Пользователям нужно лишь проверить соответствующие транзакции на теневой цепи, чтобы подтвердить правильность вычисления состояния RGB++. Такой способ проверки на блокчейне не только упрощает процесс верификации, но и оптимизирует пользовательский опыт. Благодаря использованию Тьюринг-полной теневой цепи, RGB++ избегает сложного управления UTXO в RGB, предлагая более упрощенный и удобный для пользователя опыт.

Сеть Arch

Сеть Arch в основном состоит из Arch zkVM и сети узлов верификации Arch, использует нулевое знание и децентрализованную сеть верификации для обеспечения безопасности и конфиденциальности смарт-контрактов, более удобна, чем RGB, и не требует привязки к другой UTXO цепочке, как RGB++.

Arch zkVM использует RISC Zero ZKVM для выполнения смарт-контрактов и генерации нулевых доказательств, которые проверяются децентрализованной сетью узлов-валидаторов. Эта система работает на основе модели UTXO, упаковывая состояние смарт-контрактов в State UTXOs для повышения безопасности и эффективности.

Активные UTXO представляют собой Биткойн или другие токены и могут управляться через делегирование. Сеть Arch верифицирует содержимое ZKVM через случайно выбранные узлы-лидеры и использует схему подписания FROST для агрегирования подписей узлов, в конечном итоге транзакция передается в сеть Биткойн.

Arch zkVM предоставляет Биткойн с Тьюрингом полную виртуальную машину, способную выполнять сложные смарт-контракты. Каждый раз после выполнения смарт-контракта Arch zkVM генерирует нулевое знание доказательства для проверки правильности контракта и изменения состояния.

Arch также использует модель UTXO Биткойн, состояние и активы заключены в UTXO, и происходит преобразование состояния с помощью концепции одноразового использования. Данные состояния смарт-контрактов записываются как state UTXOs, а исходные активы записываются как Asset UTXOs. Arch гарантирует, что каждый UTXO может быть потрачен только один раз, обеспечивая безопасное управление состоянием.

Хотя Arch не имеет инновационной структуры блокчейна, необходимо также подтвердить сеть узлов-валидаторов. На протяжении каждого эпохи Arch система случайным образом выбирает один узел-Лидера на основе доли, который отвечает за распространение полученной информации ко всем другим узлам-валидаторам в сети. Все нулевые доказательства проверяются децентрализованной сетью узлов-валидаторов, что обеспечивает безопасность и антикоррупционность системы, и генерирует подписи для узла-Лидера. Как только транзакция подписана необходимым количеством узлов, она может быть распространена в сети Биткойн.

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

Вывод

В дизайне Программируемость Биткойн, RGB, RGB++ и Arch Network имеют свои особенности, но все продолжают идею привязки UTXO, а разовая авторизационная характеристика UTXO более подходит для использования смарт-контрактов для записи состояния.

Однако у этих решений также есть явные недостатки, которые в основном проявляются в области пользовательского опыта. Их согласованная с Биткойн задержка подтверждения и низкая производительность означают, что они только расширили функционал, но не повысили производительность, что особенно заметно в Arch и RGB. Хотя дизайн RGB++ предоставляет лучший пользовательский опыт за счет введения более производительной цепочки UTXO, он также вводит дополнительные предположения о безопасности.

С увеличением числа разработчиков, присоединяющихся к сообществу Биткойн, мы увидим больше решений по масштабированию, таких как предложение по обновлению op-cat, которое активно обсуждается. Важно обратить внимание на те решения, которые соответствуют первичным характеристикам Биткойн. Метод привязки UTXO является самым эффективным способом расширения программируемости Биткойн без обновления сети Биткойн. Если удастся решить проблемы пользовательского опыта, это будет большим шагом вперед в развитии смарт-контрактов Биткойн.