Дослідження програмованості екосистеми Біткойн

Біткойн як найбільш ліквідний та безпечний блокчейн після буму інсcripцій привернув увагу великої кількості розробників. Ці розробники швидко зосередилися на програмованості Біткойна та питаннях масштабування. Завдяки впровадженню різноманітних рішень, таких як ZK, DA, бічні ланцюги, rollup, restaking, екосистема Біткойна переживає новий пік процвітання, стаючи центральною темою поточного бичачого ринку.

Однак багато з цих дизайнів продовжують досвід масштабування, отриманий з платформ смарт-контрактів, таких як Ефіріум, і часто покладаються на централізовані крос-чейн мости, що стає потенційною слабкістю системи. Лише кілька рішень розроблені на основі характеристик самого Біткойна, що пов'язано з поганим досвідом розробників Біткойна. Біткойн з певних причин не може виконувати смарт-контракти так, як Ефіріум:

1. Мова сценаріїв Біткойн обмежує турлінгівську повноту для забезпечення безпеки, не дозволяючи виконувати складні смарт-контракти.
2. Біткойн блокчейн зберігання розроблений для простих транзакцій, не оптимізований для складних смарт-контрактів.
3. Біткойн не має віртуальної машини для виконання смарт-контрактів.

Ізоляційне свідчення ( SegWit ) 2017 року розширило обмеження розміру блоку Біткойн; оновлення Taproot 2021 року зробило можливим масове підтвердження підписів, що підвищило ефективність обробки транзакцій. Ці досягнення заклали основу для Програмованість Біткойн.

У 2022 році розробник Кейсі Родармор запропонував "Теорію ординалів", в якій було наведено схему нумерації Сатоші, що дозволяє вбудовувати будь-які дані в транзакції Біткойну. Це відкриває нові шляхи для безпосереднього вбудовування інформації про стан та метаданих в блокчейн Біткойна, пропонуючи нові ідеї для додатків, які потребують доступних і перевірених даних про стан.

Наразі більшість проектів, що розширюють програмованість Біткойна, покладаються на мережі другого рівня (L2), що вимагає від користувачів довіри до міжланкових мостів, що стає основним викликом для залучення користувачів і ліквідності в L2. Крім того, Біткойн не має рідної віртуальної машини або програмованості, що ускладнює реалізацію зв'язку між L2 та L1 без додаткових припущень про довіру.

RGB, RGB++ та Arch Network намагаються покращити Програмованість біткойна, виходячи з його рідних властивостей, використовуючи різні методи для надання можливостей смарт-контрактів та складних транзакцій:

1. RGB є схемою смарт-контрактів, що перевіряється через клієнт на базі блокчейну, яка фіксує зміни стану смарт-контракту в UTXO Біткойна. Хоча має певні переваги в конфіденційності, проте використання є складним і бракує комбінованості контрактів, розвиток відбувається досить повільно.

2. RGB++ є ще одним розширенням ідеї RGB на базі Nervos, яке також ґрунтується на прив'язці UTXO, але використовує саму ланцюг як валідатора консенсусного клієнта, пропонуючи рішення для крос-ланцюгового переміщення метаданих активів, що підтримує переміщення будь-якої структури UTXO.

3. Arch Network надає для Біткойн рідне рішення для смарт-контрактів, створює ZK віртуальну машину та мережу валідаторів, шляхом агрегації транзакцій фіксуючи зміни стану та активи в транзакціях Біткойн.

RGB

RGB є ранньою концепцією розширення смарт-контрактів у спільноті Біткойн, що дозволяє упаковувати стан даних за допомогою UTXO і забезпечує важливі ідеї для подальшого рідного розширення Біткойн.

RGB використовує метод верифікації поза ланцюгом, перенісши верифікацію переміщення токенів з консенсусного рівня Біткойну на поза ланцюг, за допомогою спеціалізованих клієнтів, пов'язаних з транзакціями. Це зменшує потреби в широкомовленні по всій мережі, підвищуючи конфіденційність та ефективність. Однак цей метод покращення конфіденційності також є двосічним мечем. Хоча він покращує захист конфіденційності, це призводить до невидимості для третіх сторін, ускладнюючи фактичні операції та важко розробляючи, що погіршує користувацький досвід.

RGB впровадив концепцію одноразового використання пломби. Кожен UTXO може бути витрачений лише один раз, що еквівалентно блокуванню при створенні і розблокуванню при витраті. Стан смарт-контракту упаковується через UTXO і управляється пломбою, що забезпечує ефективний механізм управління станом.

RGB++

RGB++ є ще одним розширенням Nervos, яке базується на концепції RGB і все ще засноване на зв'язуванні UTXO.

RGB++ використовує Тюрінгово-спроможний UTXO-ланцюг (такий як CKB або інші ланцюги) для обробки поза ланцюгом даних та смарт-контрактів, що підвищує Програмованість Біткойна та забезпечує безпеку через ізоморфне зв'язування BTC.

RGB++ використовує Turing-здатний UTXO-ланцюг як тіньовий ланцюг, що дозволяє виконувати складні смарт-контракти та пов'язується з Біткойн UTXO, підвищуючи програмованість і гнучкість системи. UTXO Біткойна та UTXO тіньового ланцюга гомоморфно пов'язані, що забезпечує узгодженість стану та активів між двома ланцюгами, гарантує безпеку транзакцій.

RGB++ розширюється на всі тюрінг-повні UTXO ланцюги, покращуючи крос-ланцюгову взаємодію та ліквідність активів. Ця підтримка кількох ланцюгів дозволяє RGB++ поєднуватися з будь-яким тюрінг-повним UTXO ланцюгом, підвищуючи гнучкість системи. Водночас, через однорідне зв'язування UTXO реалізується безмістковий крос-ланцюг, уникаючи проблеми "фальшивих монет", забезпечуючи автентичність та узгодженість активів.

Використовуючи шадоу-ланцюг для верифікації в ланцюгу, RGB++ спростив процес верифікації клієнта. Користувачам потрібно лише перевірити транзакції, пов'язані з шадоу-ланцюгом, щоб підтвердити правильність обчислень стану RGB++. Такий спосіб верифікації в ланцюгу не лише спрощує процес верифікації, але й оптимізує користувацький досвід. Використання шадоу-ланцюга з Тюрінгом запобігає складному управлінню UTXO в RGB, забезпечуючи більш простий та зручний досвід для користувачів.

Арочна мережа

Arch Network складається в основному з Arch zkVM та мережі валідаційних вузлів Arch, що використовує нульові знання та децентралізовану мережу валідації для забезпечення безпеки та конфіденційності смарт-контрактів, є більш зручним, ніж RGB, і не потребує прив'язки до іншого UTXO-ланцюга, як RGB++.

Arch zkVM використовує RISC Zero ZKVM для виконання смарт-контрактів і генерації нульових доказів, які перевіряються мережею децентралізованих верифікаційних вузлів. Ця система працює на основі моделі UTXO, упаковуючи статус смарт-контрактів у State UTXOs, щоб підвищити безпеку та ефективність.

Активи UTXOs використовуються для представлення Біткойн або інших монет, і можуть управлятися в делегованому порядку. Мережа архітектурної верифікації перевіряє зміст ZKVM через випадково обрані вузли-лідери, використовуючи схему підпису FROST для агрегації підписів вузлів, а в кінцевому підсумку транзакція транслюється в мережу Біткойн.

Arch zkVM надає Біткойну універсальну віртуальну машину, яка може виконувати складні смарт-контракти. Після кожного виконання контракту Arch zkVM генерує нульове знання для верифікації правильності контракту та зміни стану.

Arch використовує модель UTXO Біткойна, де статус і активи упаковані в UTXO, а перехід статусу відбувається через концепцію одноразового використання. Дані статусу смарт-контракту записуються як state UTXOs, а активи оригінальних даних записуються як Asset UTXOs. Arch забезпечує, щоб кожен UTXO можна було витратити лише один раз, пропонуючи безпечне управління статусом.

Хоча Arch не інновує структуру блокчейну, він потребує мережі верифікаційних вузлів. Протягом кожного епохи Arch система випадковим чином обирає лідера з урахуванням прав власності, відповідального за поширення інформації серед усіх інших верифікаційних вузлів у мережі. Усі нульові знання перевіряються децентралізованою мережею верифікаційних вузлів, що забезпечує безпеку системи та стійкість до цензури, і генерують підписи для лідера. Як тільки транзакція підписується необхідною кількістю вузлів, її можна транслювати в мережі Біткойн.

Підсумок

У дизайні програмованості Біткойн RGB, RGB++ та Arch Network мають свої особливості, але всі вони продовжують ідею прив'язки UTXO, а властивість одноразового використання авторизації UTXO більш підходить для запису стану смарт-контрактів.

Однак недоліки цих рішень також очевидні: поганий користувацький досвід, затримки підтвердження та низька продуктивність, що відповідає Біткойну. Вони лише розширили функціональність, не покращивши продуктивність, що особливо помітно в Arch та RGB. Хоча дизайн RGB++ через впровадження високопродуктивного UTXO ланцюга забезпечив кращий користувацький досвід, він також ввів додаткові припущення щодо безпеки.

Зі збільшенням кількості розробників у спільноті Біткойн, ми побачимо більше рішень для масштабування, таких як пропозиція щодо оновлення op-cat, яка активно обговорюється. Рішення, що відповідають рідним властивостям Біткойн, заслуговують на особливу увагу; метод прив'язки UTXO є найефективнішим способом розширення його програмованості без оновлення мережі Біткойн. Як тільки буде вирішено проблему користувацького досвіду, це стане значним кроком вперед для смарт-контрактів Біткойн.