Bitcoin contratos inteligentes expansão: da RGB à evolução da Arch Network

Bitcoin, como a blockchain com a melhor liquidez e segurança, atraiu uma grande quantidade de desenvolvedores após a onda de inscrições. Esses desenvolvedores rapidamente se concentraram na programabilidade e nos problemas de escalabilidade do Bitcoin. Com a introdução de várias soluções inovadoras, como ZK, DA, sidechains, rollups e restaking, o ecossistema do Bitcoin está passando por uma prosperidade sem precedentes, tornando-se o principal foco do atual mercado em alta.

No entanto, muitos dos designs existentes seguem a experiência de escalabilidade de plataformas de contratos inteligentes, como o Ethereum, muitas vezes dependendo de pontes cross-chain centralizadas, o que se torna uma fraqueza potencial do sistema. Poucas soluções são projetadas com base nas características do próprio Bitcoin, o que está relacionado à má experiência de desenvolvedor do Bitcoin. O Bitcoin não consegue executar contratos inteligentes diretamente como o Ethereum por várias razões:

1. A linguagem de script do Bitcoin limita a completude de Turing para garantir a segurança, não sendo capaz de executar contratos inteligentes complexos.
2. A blockchain do Bitcoin é otimizada para transações simples, não sendo adequada para contratos inteligentes complexos.
3. Bitcoin carece de uma máquina virtual para executar contratos inteligentes.

A implementação do SegWit( em 2017, através do isolamento de testemunhas, expandiu o limite do tamanho do bloco do Bitcoin; a atualização do Taproot em 2021 possibilitou a verificação de assinaturas em lote, simplificando e acelerando o processamento de transações (como trocas atômicas, carteiras multi-assinatura e pagamentos condicionais). Essas atualizações estabeleceram as bases para a programabilidade do Bitcoin.

Em 2022, o desenvolvedor Casey Rodarmor apresentou a "Teoria Ordinal", que descreve um esquema para numerar a menor unidade nas transações de Bitcoin (satoshi), tornando possível a inserção de imagens e outros dados arbitrários nas transações de Bitcoin. Isso abriu novas vias para a inserção direta de informações de estado e metadados na cadeia do Bitcoin, oferecendo novas perspectivas para aplicações como contratos inteligentes que precisam de dados de estado acessíveis e verificáveis.

Atualmente, a maioria dos projetos que aprimoram a capacidade de programação do Bitcoin depende de redes de segunda camada (L2), o que exige que os usuários confiem em pontes entre cadeias, tornando-se o principal obstáculo para a L2 obter usuários e liquidez. Além disso, o Bitcoin carece de uma máquina virtual nativa ou programabilidade, não conseguindo realizar a comunicação entre L2 e L1 sem introduzir suposições de confiança adicionais.

RGB, RGB++ e Arch Network tentam partir das propriedades nativas do Bitcoin para aumentar sua programabilidade, oferecendo contratos inteligentes e capacidades de transações complexas através de diferentes métodos:

1. RGB é uma solução de contratos inteligentes validada por clientes off-chain, que regista as alterações de estado do contrato inteligente no UTXO do Bitcoin. Embora ofereça algumas vantagens de privacidade, é complexa de usar, carece de combinabilidade de contratos e tem um desenvolvimento relativamente lento.

2. RGB++ é uma outra rota de expansão da Nervos baseada na ideia RGB, ainda baseada na vinculação UTXO, mas usa a própria cadeia como validadores de cliente com consenso, oferecendo uma solução de transferência de ativos em cadeia cruzada de ativos de metadados, suportando a transferência de ativos de qualquer cadeia de estrutura UTXO.

3. A Arch Network fornece soluções de contratos inteligentes nativos para Bitcoin, criando uma máquina virtual ZK e uma rede de nós validadores correspondentes, registrando alterações de estado e ativos nas transações de Bitcoin através da agregação de transações.

![UTXO ligado: uma explicação detalhada das soluções de contratos inteligentes BTC RGB, RGB++ e Arch Network])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-fd3e0af827c9ddea86a297fe937aaa72.webp(

RGB

RGB é uma ideia de extensão de contratos inteligentes da comunidade Bitcoin nos primeiros tempos, que registra dados de estado através da forma de encapsulamento UTXO, proporcionando uma ideia importante para a futura escalabilidade nativa do Bitcoin.

RGB utiliza um método de verificação off-chain, transferindo a verificação de transferência de tokens da camada de consenso do Bitcoin para fora da cadeia, realizada por clientes específicos relacionados a transações. Este método reduz a necessidade de broadcast na rede inteira, aumentando a privacidade e a eficiência. No entanto, essa forma de aumento de privacidade também é uma espada de dois gumes. Embora a participação na verificação seja limitada apenas a nós específicos relacionados a transações, melhorando a proteção de privacidade, isso também resulta em uma falta de visibilidade para terceiros, tornando as operações reais mais complexas e difíceis de desenvolver, resultando numa experiência de usuário inferior.

A RGB introduziu o conceito de selos de uso único. Cada UTXO só pode ser gasto uma vez, o que equivale a bloquear o UTXO no momento da criação e desbloqueá-lo ao gastar. O estado do contrato inteligente é encapsulado através do UTXO e gerido pelos selos, proporcionando um mecanismo eficaz de gestão de estado.

RGB++

RGB++ é uma outra rota de expansão baseada na ideia do RGB, ainda baseada na ligação UTXO.

RGB++ utiliza uma cadeia UTXO Turing-completa (como CKB ou outras cadeias) para processar dados off-chain e contratos inteligentes, melhorando ainda mais a programabilidade do Bitcoin e garantindo a segurança através do vínculo homomórfico com BTC.

RGB++ utiliza uma cadeia UTXO completa em Turing como cadeia sombra, capaz de executar contratos inteligentes complexos, e está ligada ao UTXO do Bitcoin, aumentando a programabilidade e flexibilidade do sistema. O UTXO do Bitcoin e o UTXO da cadeia sombra estão ligados de forma isomórfica, garantindo a consistência de estado e ativos entre as duas cadeias, assegurando a segurança das transações.

RGB++ estendido a todas as cadeias UTXO Turing-completas, não se limitando mais ao CKB, melhorando a interoperabilidade entre cadeias e a liquidez de ativos. Este suporte a múltiplas cadeias permite que o RGB++ se combine com qualquer cadeia UTXO Turing-completa, aumentando a flexibilidade do sistema. Ao mesmo tempo, a implementação de vinculação homomórfica UTXO permite a interoperabilidade sem ponte, evitando o problema da "falsa moeda" e garantindo a autenticidade e consistência dos ativos.

Através da shadow chain para validação on-chain, o RGB++ simplifica o processo de validação do cliente. Os usuários precisam apenas verificar as transações relevantes na shadow chain para validar a correção dos cálculos de estado do RGB++. Este método de validação on-chain não só simplifica o processo de validação, mas também otimiza a experiência do usuário. Ao usar uma shadow chain Turing completa, o RGB++ evita a gestão complexa de UTXO do RGB, proporcionando uma experiência mais simplificada e amigável para o usuário.

![UTXO绑定：详解BTC contratos inteligentes方案RGB、RGB++和Arch Network])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-7fc8d82ac7da1ba2052256fc1d0476b2.webp(

Arch Network

A Arch Network é composta principalmente pela Arch zkVM e pela rede de nós de validação Arch, utilizando provas de conhecimento zero )zk-proofs( e uma rede de validação descentralizada para garantir a segurança e a privacidade dos contratos inteligentes, sendo mais fácil de usar do que o RGB e não exigindo a vinculação a outra cadeia UTXO como o RGB++.

Arch zkVM utiliza o RISC Zero ZKVM para executar contratos inteligentes e gerar provas de conhecimento zero, validadas por uma rede de nós de validação descentralizados. Este sistema opera com base no modelo UTXO, encapsulando o estado do contrato inteligente em State UTXOs para aumentar a segurança e a eficiência.

Os UTXOs de ativos são usados para representar Bitcoin ou outros tokens e podem ser geridos por meio de delegação. A rede de verificação Arch valida o conteúdo do ZKVM através de nós líderes selecionados aleatoriamente e utiliza o esquema de assinatura FROST para agregar as assinaturas dos nós, transmitindo finalmente a transação para a rede Bitcoin.

Arch zkVM fornece uma máquina virtual Turing completa para Bitcoin, capaz de executar contratos inteligentes complexos. Após cada execução de contrato inteligente, o Arch zkVM gera uma prova de conhecimento zero, utilizada para verificar a correção do contrato e as mudanças de estado.

Arch também utiliza o modelo UTXO do Bitcoin, onde o estado e os ativos estão encapsulados nos UTXOs, realizando a transição de estado através do conceito de uso único. Os dados de estado dos contratos inteligentes são registrados como UTXOs de estado, enquanto os ativos de dados originais são registrados como UTXOs de ativos. Arch garante que cada UTXO só possa ser gasto uma vez, proporcionando uma gestão de estado segura.

Embora o Arch não inove na estrutura da blockchain, é necessário validar a rede de nós. Durante cada Epoch do Arch, o sistema seleciona aleatoriamente um nó Líder com base nos direitos, responsável por disseminar as informações recebidas para todos os outros nós validadores na rede. Todas as zk-proofs são validadas por uma rede descentralizada de nós validadores, garantindo a segurança do sistema e a resistência à censura, e geram uma assinatura para o nó Líder. Uma vez que a transação é assinada pelo número necessário de nós, pode ser transmitida na rede Bitcoin.

![UTXO vinculado: Explicação das soluções de contratos inteligentes BTC RGB, RGB++ e Arch Network])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-0b0106c9ec7c79b2e266824525ff1721.webp(

Resumo

Na concepção de programabilidade do Bitcoin, RGB, RGB++ e Arch Network têm características distintas, mas todos mantêm a ideia de vincular UTXO, e a propriedade de autenticação de uso único do UTXO é mais adequada para a gravação de estado em contratos inteligentes.

No entanto, estas soluções também apresentam desvantagens óbvias, principalmente uma má experiência do usuário, com um atraso na confirmação semelhante ao do Bitcoin e baixo desempenho, apenas expandindo as funcionalidades sem melhorar o desempenho, o que é particularmente evidente no Arch e no RGB. O design do RGB++ oferece uma melhor experiência do usuário ao introduzir uma cadeia UTXO de alto desempenho, mas também introduz suposições adicionais de segurança.

Com mais desenvolvedores a juntarem-se à comunidade Bitcoin, veremos mais propostas de escalabilidade, como a proposta de atualização op-cat que está em discussão ativa. As soluções que respeitam a natureza nativa do Bitcoin merecem uma atenção especial; o método de vinculação UTXO é a forma mais eficaz de expandir sua programação sem a necessidade de atualizar a rede Bitcoin. Desde que se consiga resolver os problemas de experiência do usuário, isso será um grande avanço para os contratos inteligentes do Bitcoin.