Exploration de la Programmabilité de l'écosystème Bitcoin

Bitcoin, en tant que blockchain offrant la meilleure liquidité et la plus grande sécurité, a attiré de nombreux développeurs après la frénésie des inscriptions. Ces développeurs se concentrent rapidement sur la programmabilité et les problèmes d'évolutivité de Bitcoin. Grâce à l'introduction de solutions diversifiées telles que ZK, DA, chaînes latérales, rollups et restaking, l'écosystème Bitcoin connaît un nouvel apogée de prospérité, devenant le thème central du marché haussier actuel.

Cependant, de nombreux designs poursuivent l'expérience d'évolutivité des plateformes de contrats intelligents comme Ethereum, et dépendent souvent de ponts inter-chaînes centralisés, ce qui constitue une faiblesse potentielle du système. Peu de solutions sont conçues sur la base des caractéristiques de Bitcoin lui-même, ce qui est lié à la mauvaise expérience des développeurs de Bitcoin. Pour certaines raisons, Bitcoin ne peut pas exécuter des contrats intelligents comme Ethereum :

1. Le langage de script de Bitcoin limite la complétude de Turing pour garantir la sécurité, ce qui empêche l'exécution de contrats intelligents complexes.
2. La blockchain Bitcoin est conçue pour le stockage des transactions simples et n'est pas optimisée pour les contrats intelligents complexes.
3. Bitcoin manque d'une machine virtuelle pour exécuter des contrats intelligents.

Le SegWit de 2017 a élargi la limite de taille des blocs Bitcoin avec (SegWit) ; la mise à niveau Taproot de 2021 a permis la vérification des signatures groupées, améliorant ainsi l'efficacité du traitement des transactions. Ces avancées ont jeté les bases de la Programmabilité du Bitcoin.

En 2022, le développeur Casey Rodarmor a proposé la "Théorie des Ordinals", décrivant un système de numérotation pour les Satoshis, permettant d'incorporer des données arbitraires dans les transactions Bitcoin. Cela a ouvert de nouvelles voies pour intégrer directement des informations d'état et des métadonnées sur la chaîne Bitcoin, offrant de nouvelles perspectives aux applications nécessitant des données d'état accessibles et vérifiables.

Actuellement, la plupart des projets visant à accroître la Programmabilité de Bitcoin dépendent des réseaux de deuxième couche (L2), ce qui exige que les utilisateurs fassent confiance aux ponts inter-chaînes, représentant ainsi le principal défi pour L2 d'attirer des utilisateurs et de la liquidité. De plus, Bitcoin manque d'une machine virtuelle native ou de Programmabilité, ce qui empêche la communication entre L2 et L1 sans ajouter d'hypothèses de confiance supplémentaires.

RGB, RGB++ et Arch Network tentent de renforcer la Programmabilité de Bitcoin en partant de ses propriétés natives, en offrant des capacités de contrats intelligents et de transactions complexes par différentes méthodes :

1. RGB est un schéma de contrat intelligent vérifié par un client hors chaîne, qui enregistre les changements d'état des contrats intelligents dans les UTXO de Bitcoin. Bien qu'il présente certains avantages en matière de confidentialité, son utilisation est compliquée et manque de modularité des contrats, ce qui entraîne un développement relativement lent.

2. RGB++ est une autre voie d'extension basée sur l'idée RGB de Nervos, toujours fondée sur la liaison UTXO, mais considérant la chaîne elle-même comme un validateurs de client de consensus, offrant une solution de transfert d'actifs de métadonnées inter-chaînes, prenant en charge le transfert de chaînes avec n'importe quelle structure UTXO.

3. Arch Network fournit une solution de contrat intelligent natif pour Bitcoin, créant un réseau de machines virtuelles ZK et de nœuds validateurs, en enregistrant les changements d'état et les actifs dans les transactions Bitcoin par l'agrégation des transactions.

RGB

RGB est une approche d'extension de contrat intelligent développée par la communauté Bitcoin au début, qui encapsule des données d'état à travers UTXO, fournissant une idée importante pour l'expansion native de Bitcoin.

RGB utilise un mode de vérification hors chaîne, transférant la vérification des transferts de jetons de la couche de consensus Bitcoin vers hors chaîne, vérifiée par des clients spécifiques liés aux transactions. Cela réduit les besoins de diffusion sur l'ensemble du réseau, améliorant ainsi la confidentialité et l'efficacité. Cependant, cette méthode d'amélioration de la confidentialité est aussi une épée à double tranchant. Bien qu'elle renforce la protection de la vie privée, elle rend invisible les tiers, compliquant ainsi les opérations réelles et rendant le développement difficile, ce qui conduit à une expérience utilisateur médiocre.

RGB a introduit le concept de scellé à usage unique. Chaque UTXO ne peut être dépensé qu'une seule fois, ce qui équivaut à être verrouillé lors de sa création et déverrouillé lors de sa dépense. L'état du contrat intelligent est encapsulé par l'UTXO et géré par le scellé, offrant un mécanisme de gestion d'état efficace.

RGB++

RGB++ est une autre voie d'extension basée sur l'idée RGB de Nervos, toujours fondée sur le lien UTXO.

RGB++ utilise une chaîne UTXO Turing-complet (comme CKB ou d'autres chaînes) pour traiter les données hors chaîne et les contrats intelligents, améliorant ainsi la Programmabilité de Bitcoin, et assure la sécurité grâce à l'adhésion isomorphe au BTC.

RGB++ utilise une chaîne UTXO Turing-complete comme chaîne d'ombre, capable d'exécuter des contrats intelligents complexes, et liée aux UTXO de Bitcoin, augmentant la programmabilité et la flexibilité du système. Les UTXO de Bitcoin et les UTXO de la chaîne d'ombre sont liés de manière isomorphe, garantissant la cohérence des états et des actifs entre les deux chaînes, assurant la sécurité des transactions.

RGB++ s'étend à toutes les chaînes UTXO Turing complètes, améliorant l'interopérabilité entre chaînes et la liquidité des actifs. Ce support multichaîne permet à RGB++ de s'associer à n'importe quelle chaîne UTXO Turing complète, renforçant la flexibilité du système. En même temps, une liaison UTXO homomorphe permet une interopérabilité sans pont, évitant le problème des "fausses monnaies" et garantissant l'authenticité et la cohérence des actifs.

La vérification en chaîne via la chaîne d'ombre simplifie le processus de vérification pour RGB++. Les utilisateurs n'ont qu'à vérifier les transactions liées à la chaîne d'ombre pour valider l'exactitude des calculs d'état de RGB++. Ce mode de vérification en chaîne non seulement simplifie le processus de vérification, mais optimise également l'expérience utilisateur. L'utilisation d'une chaîne d'ombre Turing-complete évite la gestion complexe des UTXO de RGB, offrant une expérience plus simplifiée et conviviale.

Arch Network

Le réseau Arch est principalement composé de l'Arch zkVM et du réseau de nœuds de validation Arch, utilisant la preuve à zéro connaissance et un réseau de validation décentralisé pour garantir la sécurité et la confidentialité des contrats intelligents, plus facile à utiliser que RGB, et ne nécessitant pas de lier une autre chaîne UTXO comme RGB++.

Arch zkVM utilise RISC Zero ZKVM pour exécuter des contrats intelligents et générer des preuves à divulgation nulle de connaissance, validées par un réseau de nœuds de validation décentralisés. Ce système fonctionne sur le modèle UTXO, encapsulant l'état des contrats intelligents dans des State UTXOs pour améliorer la sécurité et l'efficacité.

Les UTXOs d'actifs sont utilisés pour représenter des Bitcoins ou d'autres jetons, et peuvent être gérés par délégation. Le réseau Arch vérifie le contenu ZKVM par le biais de nœuds leaders choisis au hasard, utilisant le schéma de signature FROST pour agréger les signatures des nœuds, et finit par diffuser la transaction sur le réseau Bitcoin.

Arch zkVM fournit une machine virtuelle Turing complète pour Bitcoin, capable d'exécuter des contrats intelligents complexes. Après chaque exécution de contrat, Arch zkVM génère une preuve à divulgation nulle de connaissance pour vérifier la validité du contrat et les changements d'état.

Arch utilise le modèle UTXO de Bitcoin, l'état et les actifs étant encapsulés dans les UTXO, permettant la conversion d'état par le biais du concept d'utilisation unique. Les données d'état des contrats intelligents sont enregistrées sous forme de state UTXOs, tandis que les actifs de données originaux sont enregistrés sous forme d'Asset UTXOs. Arch garantit que chaque UTXO ne peut être dépensé qu'une seule fois, offrant ainsi une gestion sécurisée de l'état.

Bien qu'Arch n'ait pas innové la structure de la blockchain, il nécessite un réseau de nœuds de validation. Pendant chaque époque Arch, le système sélectionne aléatoirement un nœud Leader parmi les droits, responsable de la propagation des informations à tous les autres nœuds de validation du réseau. Toutes les preuves à divulgation nulle sont vérifiées par un réseau de nœuds de validation décentralisé, garantissant la sécurité et la résistance à la censure du système, et générant une signature pour le nœud Leader. Une fois qu'une transaction est signée par le nombre requis de nœuds, elle peut être diffusée sur le réseau Bitcoin.

Résumé

Dans la conception de la programmabilité de Bitcoin, RGB, RGB++ et Arch Network ont chacun leurs particularités, mais continuent tous l'idée de lier les UTXO, la propriété d'authentification à usage unique des UTXO étant plus adaptée à l'enregistrement d'état des contrats intelligents.

Cependant, les inconvénients de ces solutions sont également évidents, à savoir une mauvaise expérience utilisateur, des délais de confirmation similaires à ceux de Bitcoin et de faibles performances. Elles n'ont que prolongé les fonctionnalités sans améliorer les performances, ce qui est particulièrement évident dans Arch et RGB. Bien que le design de RGB++ ait amélioré l'expérience utilisateur en introduisant une chaîne UTXO à haute performance, il a également introduit des hypothèses de sécurité supplémentaires.

Avec l'arrivée de plus de développeurs dans la communauté Bitcoin, nous allons voir de plus en plus de solutions d'extension, comme la proposition de mise à niveau op-cat qui est actuellement en discussion active. Les solutions qui correspondent aux attributs natifs de Bitcoin méritent une attention particulière, et la méthode de liaison UTXO est le moyen le plus efficace d'étendre ses capacités de programmabilité sans mettre à niveau le réseau Bitcoin. Tant que cela peut résoudre les problèmes d'expérience utilisateur, cela constituera une avancée majeure pour les contrats intelligents Bitcoin.