比特币生态的可编程性扩展探索

比特币作为当前流动性最佳且安全性最高的区块链，近期因铭文热潮吸引了大量开发者。这些开发者迅速意识到比特币面临的可编程性和扩容挑战。通过引入ZK、DA、侧链、rollup、restaking等创新方案，比特币生态正迎来空前繁荣，成为本轮牛市的核心焦点。

然而，多数方案沿用了以太坊等智能合约平台的扩容经验，并依赖中心化跨链桥，这成为系统的潜在弱点。鲜有方案基于比特币自身特性设计，这与比特币开发体验不佳有关。比特币难以像以太坊那样支持智能合约，主要有三个原因：

1. 比特币脚本语言为保证安全性限制了图灵完备性，无法执行复杂智能合约。
2. 比特币区块链存储针对简单交易设计，未对复杂智能合约进行优化。
3. 比特币缺乏运行智能合约的虚拟机。

2017年隔离见证(SegWit)扩大了区块大小限制；2021年Taproot升级实现批量签名验证，加速交易处理。这些进展为比特币的可编程性奠定了基础。

2022年，开发者Casey Rodarmor提出"Ordinal Theory"，概述了聪的编号方案，使任意数据可嵌入比特币交易，为直接在链上嵌入状态信息和元数据开辟新途径，这对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，大多数增强比特币编程性的项目依赖二层网络(L2)，用户必须信任跨链桥，这成为L2获取用户和流动性的障碍。此外，比特币缺乏原生虚拟机或可编程性，无法在无额外信任假设下实现L2与L1通信。

RGB、RGB++和Arch Network尝试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：

1. RGB是一种通过链下客户端验证的智能合约方案，状态变化记录在比特币UTXO中。虽具隐私优势，但使用繁琐，缺乏合约可组合性，发展缓慢。

2. RGB++是Nervos基于RGB思路的扩展路线，仍基于UTXO绑定，但将链本身作为具备共识的客户端验证者，提供元数据资产跨链解决方案，支持任意UTXO结构链的转移。

3. Arch Network为比特币提供原生智能合约方案，创建ZK虚拟机和验证者节点网络，通过聚合交易将状态变化与资产阶段记录在比特币交易中。

RGB方案

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，为后续原生扩容提供重要思路。

RGB采用链下验证，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验证。这减少全网广播需求，增强隐私和效率。然而，这种隐私增强方式是把双刃剑。仅让特定交易相关节点参与验证虽增强隐私，但导致第三方不可见，操作复杂且难以开发，用户体验较差。

RGB引入单次使用密封条概念。每个UTXO只能被花费一次，创建时上锁，花费时解锁。智能合约状态通过UTXO封装并由密封条管理，提供有效状态管理机制。

RGB++方案

RGB++是Nervos基于RGB思路的另一扩展路线，仍基于UTXO绑定。

RGB++利用图灵完备UTXO链(如CKB或其他链)处理链下数据和智能合约，进一步提升比特币可编程性，并通过同构绑定BTC保证安全性。

RGB++使用图灵完备UTXO链作影子链，处理链下数据和智能合约。这类链可执行复杂智能合约，并与比特币UTXO绑定，增加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++扩展支持所有图灵完备UTXO链，不限于CKB，提升跨链互操作性和资产流动性。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"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++简化客户端验证。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。这种链上验证简化过程，优化用户体验。使用图灵完备影子链，RGB++避免RGB复杂UTXO管理，提供更简化和用户友好体验。

Arch Network方案

Arch Network主要由Arch zkVM和验证节点网络组成，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，无需像RGB++绑定另一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。系统基于UTXO模型运行，将智能合约状态封装在State UTXOs中，提高安全性和效率。

Asset UTXOs代表比特币或其他代币，可通过委托管理。验证网络通过随机选出leader节点对ZKVM内容验证，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为比特币提供图灵完备虚拟机，执行复杂智能合约。每次合约执行后生成零知识证明，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，提供安全状态管理。

Arch需要验证节点网络。每个Epoch期间，系统根据权益随机选择Leader节点，负责信息传播。所有证明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。交易获得所需数量节点签署后，可在比特币网络广播。

总结

RGB、RGB++和Arch Network在BTC可编程性设计上各具特色，延续绑定UTXO思路。UTXO一次性使用的鉴权属性更适合智能合约记录状态。

然而，这些方案存在明显劣势：用户体验差，与BTC一致的确认延迟和低性能。Arch和RGB仅扩展功能未提升性能；RGB++引入高性能UTXO链改善用户体验，但提出额外安全性假设。

随着更多开发者加入BTC社区，我们将看到更多扩容方案，如op-cat升级提案正积极讨论。切合BTC原生属性的方案值得重点关注。UTXO绑定方法是不升级BTC网络前提下，扩展BTC编程最有效方法。解决用户体验问题将为BTC智能合约带来巨大进步。