Биткойн смарт-контракты расширение: от RGB до Arch Network эволюция

Биткойн как наиболее ликвидная и безопасная блокчейн-система привлек огромное количество разработчиков после бума на мемо. Эти разработчики быстро сосредоточились на программируемости и вопросах масштабируемости Биткойна. Внедряя различные инновационные решения, такие как ZK, DA, сайдчейны, rollup, restaking, экосистема Биткойна переживает беспрецедентный расцвет и становится основной темой текущего бычьего рынка.

Однако многие существующие проекты продолжают опираться на опыт масштабирования платформ смарт-контрактов, таких как Эфириум, зачастую полагаясь на централизованные кросс-чейн мосты, что становится потенциальной слабостью системы. Очень мало решений разработаны на основе характеристик самого Биткойна, что связано с плохим опытом разработчиков Биткойна. Биткойн не может напрямую выполнять смарт-контракты, как Эфириум, по ряду причин:

1. Язык сценариев Биткойна ограничивает тьюринг-полноту для обеспечения безопасности, что делает невозможным выполнение сложных смарт-контрактов.
2. Биткойн блокчейн хранит данные, оптимизированные для простых транзакций, не подходящие для сложных смарт-контрактов.
3. Биткойн не имеет виртуальной машины для выполнения смарт-контрактов.

Внедрение隔离见证(SegWit) в 2017 году расширило ограничения на размер блока Биткойн; обновление Taproot в 2021 году сделало возможной верификацию пакетных подписей, что упростило и ускорило обработку транзакций (таких как атомарные обмены, мультиподписные кошельки и условные платежи). Эти обновления заложили основу для программируемости Биткойн.

В 2022 году разработчик Кейси Родармор предложил "Ordinal Theory", описывающую схему нумерации минимальных единиц в транзакциях Биткойн (сатоши), что сделало возможным встраивание изображений и других произвольных данных в транзакции Биткойн. Это открыло новые пути для прямого встраивания статусной информации и метаданных в блокчейн Биткойн, предоставив новые идеи для приложений, таких как смарт-контракты, которые требуют доступных и проверяемых статусных данных.

В настоящее время большинство проектов, увеличивающих программные возможности Биткойна, зависят от вторичных сетей (L2), что требует от пользователей доверия к кросс-чейн мостам и становится основным препятствием для получения пользователей и ликвидности L2. Кроме того, Биткойн не имеет родной виртуальной машины или программируемости, что мешает осуществлению связи L2 с L1 без введения дополнительных предположений о доверии.

RGB, RGB++ и Arch Network пытаются улучшить программируемость Биткойна, исходя из его основных свойств, предлагая смарт-контракты и сложные торговые возможности различными способами:

1. RGB является смарт-контрактным решением, которое проверяется через клиентскую программу вне цепи, и регистрирует изменения состояния смарт-контрактов в UTXO Биткойна. Несмотря на определенные преимущества в области конфиденциальности, он сложен в использовании, не имеет совместимости контрактов и развивается медленно.

2. RGB++ является еще одной расширенной ветвью Nervos, основанной на концепции RGB, которая по-прежнему основывается на привязке UTXO, но рассматривает саму цепь как клиента-валидатора с консенсусом, предлагая решение для кросс-цепевого переноса мета-данных активов, поддерживающее перенос активов любой структуры UTXO.

3. Arch Network предоставляет Биткойну нативное решение для смарт-контрактов, создав ZK виртуальную машину и соответствующую сеть валидаторов, записывая изменения состояния и активы в транзакциях Биткойна через агрегирование транзакций.

! UTXO Binding: подробное объяснение схем смарт-контрактов BTC: RGB, RGB++ и Arch Network

RGB

RGB является ранней концепцией расширения смарт-контрактов в сообществе Биткойн, которая записывает статусные данные с помощью упаковки UTXO и предоставляет важные идеи для последующего нативного масштабирования Биткойн.

RGB использует верификацию вне цепи, перемещая верификацию передачи токенов с уровня консенсуса Биткойн на внецепные решения, которые выполняются определёнными клиентами, связанными с транзакциями. Этот подход уменьшает потребность в широкомасштабной трансляции по сети, повышая уровень конфиденциальности и эффективности. Однако этот способ повышения конфиденциальности также является двусторонним мечом. Хотя ограничение верификации только определёнными узлами, связанными с транзакциями, усиливает защиту конфиденциальности, это также делает третьи стороны невидимыми, что усложняет фактическое выполнение и разработку, а также ухудшает пользовательский опыт.

RGB ввел концепцию одноразовой запечатывающей ленты. Каждый UTXO может быть использован только один раз, что эквивалентно блокировке при создании UTXO и разблокировке при его использовании. Состояние смарт-контракта инкапсулируется в UTXO и управляется запечатывающей лентой, что обеспечивает эффективный механизм управления состоянием.

RGB++

RGB++ является еще одним расширением на основе концепции RGB и по-прежнему основан на привязке UTXO.

RGB++ использует тьюринг-полную UTXO цепь (например, CKB или другие цепи) для обработки оффчейн данных и смарт-контрактов, что дополнительно повышает программируемость Биткойна и обеспечивает безопасность через гомоморфное связывание BTC.

RGB++ использует полностью вычисляемую UTXO-цепь в качестве теневой цепи, которая может выполнять сложные смарт-контракты и связана с UTXO Биткойна, что увеличивает программируемость и гибкость системы. UTXO Биткойна и UTXO теневой цепи гомоморфно связаны, что обеспечивает согласованность состояния и активов между двумя цепями, гарантируя безопасность транзакций.

RGB++ расширяется на все Turing-complete UTXO цепи, больше не ограничиваясь CKB, что повышает межсетевую совместимость и ликвидность активов. Эта поддержка мультисетей позволяет RGB++ сочетаться с любой Turing-complete UTXO цепью, увеличивая гибкость системы. В то же время, благодаря UTXO гомоморфной связи реализуется безмостовой межсетевой обмен, что позволяет избежать проблемы "фальшивых токенов" и гарантирует подлинность и согласованность активов.

Проверка на блокчейне через теневую цепочку упрощает процесс верификации клиента в RGB++. Пользователям достаточно проверить соответствующие транзакции на теневой цепочке, чтобы подтвердить правильность вычисления состояния RGB++. Этот метод верификации на блокчейне не только упрощает процесс проверки, но и оптимизирует пользовательский опыт. Благодаря использованию тьюринг-полной теневой цепочки, RGB++ избегает сложного управления UTXO в RGB, предоставляя более упрощенный и удобный для пользователя опыт.

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

Сеть Arch

Сеть Arch в основном состоит из Arch zkVM и сети валидационных узлов Arch, использует нулевые доказательства ( zk-proofs ) и децентрализованную сеть валидации для обеспечения безопасности и конфиденциальности смарт-контрактов, более удобна, чем RGB, и не требует привязки к другой UTXO-цепи, как RGB++.

Arch zkVM использует RISC Zero ZKVM для выполнения смарт-контрактов и генерации нулевых доказательств, которые проверяются децентрализованной сетью узлов-валидаторов. Эта система работает на основе модели UTXO, заключая 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 Arch валидации проверяет содержимое ZKVM через случайно выбранные узлы leader и использует схему подписания FROST для агрегирования подписей узлов, в конечном итоге транзакция транслируется в сеть Биткойн.

Arch zkVM предоставляет Биткойну тюринг-полную виртуальную машину, способную выполнять сложные смарт-контракты. Каждый раз после выполнения смарт-контракта Arch zkVM генерирует нулевое доказательство, используемое для проверки корректности контракта и изменений состояния.

Arch также использует модель UTXO Биткойна, состояние и активы инкапсулированы в UTXO, и преобразование состояния осуществляется с помощью концепции одноразового использования. Данные состояния смарт-контрактов записываются как state UTXOs, а исходные активы 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, он требует сети узлов для верификации. В течение каждого эпохи Arch система случайным образом выбирает узел-Лидера на основе доли, который отвечает за распространение полученной информации среди всех других узлов-верификаторов в сети. Все zk-доказательства проверяются децентрализованной сетью узлов-верификаторов, что гарантирует безопасность и стойкость системы к цензуре, а также генерирует 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 имеют свои особенности, но все продолжают идею связывания UTXO, а одноразовая аутентификационная характеристика UTXO лучше подходит для записи состояния смарт-контрактов.

Однако у этих решений также есть明显ные недостатки, главным образом плохой пользовательский опыт, задержка подтверждения, аналогичная Биткойну, и низкая производительность, что лишь расширяет функциональность, но не улучшает производительность, что особенно заметно в Arch и RGB. Дизайн RGB++ предоставляет лучший пользовательский опыт за счет введения высокопроизводительной UTXO-цепи, но также вводит дополнительные предположения о безопасности.

С увеличением числа разработчиков, присоединяющихся к сообществу Биткойна, мы увидим больше решений по масштабированию, таких как предложение по обновлению op-cat, которое активно обсуждается. Решения, соответствующие основным характеристикам Биткойна, заслуживают особого внимания; метод привязки UTXO является наиболее эффективным способом расширения его программных возможностей без обновления сети Биткойн. Если удастся решить проблемы с пользовательским опытом, это станет значительным шагом вперед для смарт-контрактов Биткойна.