Исследование программируемости экосистемы Биткойна

Биткойн как наиболее ликвидная и безопасная блокчейн-сеть привлекла множество разработчиков после бума на гравировки. Эти разработчики быстро сосредоточились на Программируемость и проблемах масштабируемости Биткойн. Благодаря внедрению таких разнообразных решений, как ZK, DA, сайдчейны, rollup, restaking, экосистема Биткойн испытывает новый расцвет, становясь центральной темой текущего бычьего рынка.

Однако многие из этих дизайнов продолжают опыт масштабирования таких платформ, как Эфириум, и часто зависят от централизованных кроссчейн-мостов, что становится потенциальной слабостью системы. Лишь немногие решения основаны на характеристиках самого Биткойна, что связано с плохим опытом разработчиков Биткойна. Биткойн по определенным причинам не может выполнять смарт-контракты так, как это делает Эфириум:

1. Язык сценариев Биткойн ограничивает Программируемость для обеспечения безопасности, что делает невозможным выполнение сложных смарт-контрактов.
2. Биткойн блокчейн хранение предназначено для простых транзакций и не оптимизировано для сложных смарт-контрактов.
3. Биткойн лишен виртуальной машины для выполнения смарт-контрактов.

Изоляционное свидетельство 2017 года ( SegWit ) расширило ограничения на размер блока Биткойна; обновление Taproot 2021 года сделало возможной валидацию пакетных подписей, тем самым повысив эффективность обработки транзакций. Эти достижения заложили основу для Программируемость Биткойна.

В 2022 году разработчик Кейси Родармор предложил "Орднальная Теория", которая описала схему нумерации Сатоши, позволяющую встраивать произвольные данные в транзакции Биткойн. Это открыло новые пути для прямого встраивания информации о состоянии и метаданных в блокчейн Биткойн, предоставив новые идеи для приложений, которые нуждаются в доступных и проверяемых данных о состоянии.

В настоящее время большинство проектов, расширяющих программируемость Биткойна, зависят от сетей второго уровня (L2), что требует от пользователей доверия к мостам между цепями, что становится основной проблемой для L2 в привлечении пользователей и ликвидности. Кроме того, Биткойн лишен родной виртуальной машины или программируемости, что делает невозможным осуществление связи между L2 и L1 без добавления дополнительных предположений о доверии.

RGB, RGB++ и Arch Network пытаются улучшить Программируемость Биткойна, исходя из его врожденных свойств, предоставляя возможности для смарт-контрактов и сложных транзакций различными способами:

1. RGB является решением для смарт-контрактов, которое проверяется через клиент вне цепи и записывает изменения состояния смарт-контрактов в UTXO Биткойна. Хотя оно обладает некоторыми преимуществами в области конфиденциальности, его использование сложное и не хватает Программируемости контрактов, развитие идет довольно медленно.

2. RGB++ — это еще одно направление расширения Nervos, основанное на идеях RGB, которое по-прежнему базируется на связывании UTXO, но использует саму цепь в качестве валидатора клиентского консенсуса, предоставляя решение для кросс-чейн передачи метаданных активов и поддерживая перемещение любых цепей с структурой UTXO.

3. Arch Network предоставляет для Биткойн родное решение для смарт-контрактов, создаёт ZK виртуальную машину и сеть валидаторов, агрегируя транзакции для записи изменений состояния и активов в транзакциях Биткойн.

RGB

RGB — это ранняя концепция расширения умных контрактов в сообществе Биткойн, которая использует UTXO для упаковки и записи данных состояния, предоставляя важные идеи для последующего нативного масштабирования Биткойн.

RGB использует оффчейн верификацию, перемещая проверку перевода токенов с уровня консенсуса Биткойна на оффчейн, где верификация осуществляется специальными клиентами, связанными с транзакцией. Это снижает потребность в широковещательной передаче по сети, улучшая конфиденциальность и эффективность. Однако этот подход к повышению конфиденциальности также является двусторонним мечом. Хотя он улучшает защиту конфиденциальности, это делает третьи стороны невидимыми, что усложняет фактические операции и затрудняет разработку, ухудшая пользовательский опыт.

RGB ввел концепцию одноразовых пломб. Каждый UTXO может быть использован только один раз, что эквивалентно блокировке при создании и разблокировке при использовании. Состояние смарт-контракта инкапсулируется через UTXO и управляется пломбой, что обеспечивает эффективный механизм управления состоянием.

RGB++

RGB++ является еще одним расширением Nervos, основанным на концепции RGB, и по-прежнему основывается на привязке UTXO.

RGB++ использует Тьюринг-полную UTXO-цепь (например, CKB или другую цепь) для обработки внешних данных и смарт-контрактов, что дополнительно повышает Программируемость Биткойна и обеспечивает безопасность через однородное связывание BTC.

RGB++ использует полностью функциональную UTXO-цепь в качестве теневой цепи, что позволяет выполнять сложные смарт-контракты и связываться с UTXO Биткойна, увеличивая программируемость и гибкость системы. UTXO Биткойна и теневой цепи связаны гомоморфно, что обеспечивает согласованность состояния и активов между двумя цепями и гарантирует безопасность транзакций.

RGB++ расширяется на все полностью программируемые UTXO-цепочки, повышая межцепочечную совместимость и ликвидность активов. Эта поддержка многосетей позволяет RGB++ сочетаться с любой полностью программируемой UTXO-цепочкой, усиливая гибкость системы. В то же время, с помощью гомоморфного связывания UTXO реализуется межцепочечная связь без мостов, что позволяет избежать проблемы "фальшивых токенов" и гарантирует достоверность и согласованность активов.

Проверка на цепочке через теневую цепь упростила процесс проверки клиента для RGB++. Пользователям достаточно проверить транзакции, связанные с теневой цепью, чтобы убедиться в правильности вычислений состояния RGB++. Этот способ проверки на цепочке не только упрощает процесс проверки, но и оптимизирует пользовательский опыт. Использование тьюринг-полной теневой цепи избегает сложного управления UTXO в RGB и предоставляет более простой и удобный для пользователя опыт.

Сеть Arch

Arch Network в основном состоит из Arch zkVM и сети узлов верификации Arch, использует доказательства с нулевым разглашением и децентрализованную сеть верификации для обеспечения безопасности и конфиденциальности смарт-контрактов, более удобен, чем RGB, и не требует привязки к другой цепочке UTXO, как RGB++.

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

Активы UTXOs используются для представления Биткойн или других токенов и могут управляться через делегирование. Сеть валидации Arch проверяет содержимое ZKVM через случайно выбранные узлы-лидеры, используя схему подписи FROST для агрегирования подписей узлов, в конечном итоге транзакция транслируется в сеть Биткойн.

Arch zkVM предоставляет Биткойну тьюринг-полную виртуальную машину, способную выполнять сложные смарт-контракты. После каждого исполнения контракта Arch zkVM генерирует доказательство нулевого знания, которое используется для проверки правильности контракта и изменений состояния.

Arch использует модель UTXO Биткойна, состояние и активы заключены в UTXO, а преобразование состояния происходит через концепцию одноразового использования. Данные состояния смарт-контракта записываются как state UTXOs, а исходные данные активов записываются как Asset UTXOs. Arch гарантирует, что каждый UTXO может быть потрачен только один раз, обеспечивая безопасное управление состоянием.

Хотя Arch не инновационен в структуре блокчейна, необходимо проверить сеть узлов валидации. В течение каждого Арх Эпоха система случайным образом выбирает узел Лидера в зависимости от доли, который отвечает за распространение информации среди всех других узлов валидации в сети. Все нулевые знания проверяются децентрализованной сетью узлов валидации, чтобы обеспечить безопасность системы и ее устойчивость к цензуре, и генерируют подпись для узла Лидера. Как только транзакция подписана необходимым количеством узлов, она может быть транслирована в сети Биткойн.

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

Резюме

В дизайне Программируемости Биткойна RGB, RGB++ и Arch Network обладают своими особенностями, но все продолжают идею связывания UTXO, а одноразовое использование свойств аутентификации UTXO более подходит для записи состояния смарт-контрактов.

Тем не менее, недостатки этих решений также очевидны, а именно, плохой пользовательский опыт, задержка подтверждения и низкая производительность, аналогичные Биткойн. Они лишь расширили функциональность, но не улучшили производительность, что особенно заметно в Arch и RGB. Хотя дизайн RGB++ предлагает лучший пользовательский опыт за счет внедрения высокопроизводительной цепочки UTXO, он также вводит дополнительные предположения о безопасности.

С ростом числа разработчиков в сообществе Биткойн мы увидим больше решений по масштабированию, таких как предложение обновления op-cat, которое активно обсуждается. Решения, которые соответствуют природным свойствам Биткойн, заслуживают особого внимания. Метод привязки UTXO является наиболее эффективным способом расширения его Программируемость без обновления сети Биткойн. Главное, чтобы это решало проблемы с пользовательским опытом, что станет значительным шагом вперед для смарт-контрактов Биткойн.