تحليل خطة توسيع قابلية البرمجة في نظام بيتكوين البيئي

بيتكوين كأعلى سيولة وأقوى أمان في البلوكتشين، جذبت مؤخراً انتباه عدد كبير من المطورين. مع ظهور تقنية النقوش، أصبحت قابلية برمجة بيتكوين ومشكلة التوسع مواضيع ساخنة. يستكشف المطورون مجموعة متنوعة من الحلول الابتكارية مثل إثبات المعرفة الصفرية، قابلية البيانات، السلاسل الجانبية، rollup وrestaking، لدفع ازدهار نظام بيتكوين البيئي.

ومع ذلك، فإن العديد من حلول التوسع الحالية استلهمت من تجارب منصات العقود الذكية مثل إيثيريوم، وغالبًا ما تحتاج إلى الاعتماد على جسور عبر السلاسل مركزية، مما قد يصبح نقطة خطر محتملة للنظام. بالمقارنة، فإن الحلول التي تم تصميمها فعليًا بناءً على خصائص البيتكوين نفسها نادرة نسبيًا، ويرجع ذلك جزئيًا إلى بيئة تطوير البيتكوين المعقدة نسبيًا. يواجه البيتكوين عدة قيود رئيسية:

1. لضمان الأمان، فإن لغة سكربت بيتكوين تحد من القدرة على البرمجة، مما يجعل من الصعب تنفيذ العقود الذكية المعقدة.
2. هيكل تخزين بلوكشين بيتكوين مصمم بشكل أساسي للمعاملات البسيطة، وليس مناسبًا لتخزين ومعالجة العقود الذكية المعقدة.
3. بيتكوين تفتقر إلى آلة افتراضية مخصصة لتشغيل العقود الذكية.

على الرغم من ذلك، فإن شبكة البيتكوين قد شهدت تحسينات مستمرة في السنوات الأخيرة. في عام 2017، أدت ترقية SegWit إلى زيادة حدود حجم الكتلة؛ بينما حسنت ترقية Taproot في عام 2021 عملية التحقق من التوقيع، مما دعم وظائف مثل التبادل الذري، والمحافظ متعددة التوقيعات، والمدفوعات المشروطة. هذه التحديثات خلقت المزيد من الاحتمالات لقابلية برمجة البيتكوين.

في عام 2022، قدم المطور كيسي رودارمور "نظرية الترتيب" التي فتحت طرقًا جديدة لتضمين البيانات على سلسلة البيتكوين، مما قدم أفكارًا جديدة للتطبيقات التي تحتاج إلى الوصول إلى بيانات الحالة والتحقق منها.

حاليًا، تعتمد معظم المشاريع التي تعزز من قابلية البرمجة لبيتكوين على بناء الشبكات من الطبقة الثانية (L2). تتطلب هذه الطريقة من المستخدمين الثقة في جسور السلاسل، مما يشكل عقبة رئيسية أمام جذب المستخدمين والسيولة لحلول L2. علاوة على ذلك، يفتقر بيتكوين إلى آلة افتراضية أصلية أو قابلية البرمجة، مما يجعل من الصعب تحقيق اتصالات سلسة بين L2 وL1 دون إضافة افتراضات ثقة إضافية.

في هذا السياق، تحاول مشاريع مثل RGB وRGB++ وArch Network تعزيز قابلية البرمجة من خلال ميزات بيتكوين الأصلية باستخدام طرق مختلفة، لدعم العقود الذكية والمعاملات المعقدة:

1. تعتمد RGB على حل العقود الذكية الذي يتحقق من صحة العميل خارج السلسلة، حيث يتم تسجيل تغييرات حالة العقد في UTXO الخاص بـ بيتكوين. على الرغم من أن هذه الطريقة تتمتع ببعض المزايا في حماية الخصوصية، إلا أنها معقدة من حيث التشغيل، ويفتقر العقد إلى قابلية التركيب، مما يؤدي إلى تطور بطيء حتى الآن.

2. RGB++ هو حل موسع تم تطويره بواسطة Nervos استنادًا إلى فكرة RGB. وهو قائم أيضًا على ربط UTXO، لكنه يوفر حلاً لنقل الأصول المترابطة عبر السلاسل من خلال اعتبار blockchain نفسه كعميل موثق متوافق مع الإجماع، ويدعم نقل الأصول على أي سلسلة هيكل UTXO.

3. يوفر Arch Network حلاً أصليًا للعقود الذكية لبيتكوين. أنشأ آلة افتراضية غير معرفة و شبكة من عقد التحقق المقابلة، من خلال تجميع المعاملات لتسجيل تغييرات الحالة ومراحل الأصول في معاملات بيتكوين.

! UTXO Binding: شرح مفصل لمخططات عقود BTC الذكية: RGB و RGB ++ و Arch Network

تستخدم آلية RGB آلية تحقق خارج السلسلة، حيث يتم نقل تحقق انتقال الرموز من طبقة إجماع البيتكوين إلى خارج السلسلة، ويتم التحقق من خلال عملاء مرتبطين بمعاملات معينة. تقلل هذه الطريقة من الحاجة إلى البث عبر الشبكة بالكامل، مما يزيد من الخصوصية والكفاءة. ومع ذلك، فإن هذه الآلية لتعزيز الخصوصية تجلب أيضًا بعض التحديات. على الرغم من أن مشاركة العقد المرتبطة بمعاملات معينة فقط يمكن أن تعزز حماية الخصوصية، إلا أنها تجعل من الصعب على الأطراف الثالثة رؤية المعاملات، مما يجعل العملية الفعلية أكثر تعقيدًا، وزيادة صعوبة التطوير، وتأثير على تجربة المستخدم.

قدمت RGB مفهوم الأختام ذات الاستخدام الواحد، حيث يمكن إنفاق كل UTXO مرة واحدة فقط، مما يعادل قفل UTXO عند إنشائه وفك قفله عند إنفاقه. يتم تغليف حالة العقد الذكي بواسطة UTXO وإدارتها من خلال الأختام، مما يوفر آلية فعالة لإدارة الحالة.

RGB++ هو حل توسيعي آخر قائم على فكرة RGB، وهو يعتمد أيضًا على ربط UTXO. يستخدم سلسلة UTXO القابلة للبرمجة (مثل CKB أو سلاسل أخرى) لمعالجة البيانات خارج السلسلة والعقود الذكية، مما يعزز قابلية برمجة بيتكوين بشكل أكبر، ويضمن الأمان من خلال الربط المتجانس بـ BTC.

RGB++ يعتمد على سلسلة UTXO القابلة للبرمجة والتي تكتمل تورين، مما يمكنها من تنفيذ عقود ذكية معقدة، ويربطها بUTXO الخاص ببيتكوين، مما يزيد من مرونة البرمجة في النظام. يتم الربط المتشابه بين UTXO الخاص ببيتكوين وUTXO الخاص بسلسلة الظل، مما يضمن التوافق بين الحالة والأصول عبر السلسلتين، وبالتالي يضمن أمان المعاملات.

تمتد RGB++ إلى جميع سلاسل UTXO القابلة للبرمجة، ولم تعد مقيدة بسلسلة واحدة، مما يعزز من قابلية التشغيل البيني عبر السلاسل والسيولة في الأصول. يتيح هذا الدعم المتعدد للسلاسل دمج RGB++ مع أي سلسلة UTXO قابلة للبرمجة، مما يعزز من مرونة النظام. في نفس الوقت، تحقق RGB++ الربط المتناظر لـ UTXO عبر سلسلة دون الحاجة لجسر، مما يتجنب مشكلة "العملة المزيفة" التي قد تسببها جسور السلاسل التقليدية، ويضمن أصالة الأصول وتناسقها.

من خلال استخدام سلسلة الظل للتحقق على السلسلة، قامت RGB++ بتبسيط عملية التحقق من العميل. يحتاج المستخدم فقط إلى فحص المعاملات ذات الصلة في سلسلة الظل للتحقق مما إذا كانت حسابات حالة RGB++ صحيحة. هذه الطريقة للتحقق على السلسلة لا تبسط فقط عملية التحقق، بل تحسن أيضًا تجربة المستخدم. نظرًا لاستخدام سلسلة الظل القابلة للبرمجة، تتجنب RGB++ إدارة UTXO المعقدة لـ RGB، مما يوفر تجربة أكثر بساطة وودية للمستخدم.

! UTXO Binding: شرح مفصل لحلول عقود BTC الذكية: RGB و RGB ++ و Arch Network

يتكون Arch Network بشكل أساسي من Arch zkVM وشبكة عقد التحقق Arch، حيث تستخدم إثباتات المعرفة الصفرية وشبكة التحقق اللامركزية لضمان أمان وخصوصية العقود الذكية، وهي أكثر سهولة من RGB، ولا تحتاج إلى الاعتماد على سلسلة UTXO أخرى مثل RGB++ للربط.

يستخدم Arch zkVM RISC Zero ZKVM لتنفيذ العقود الذكية وتوليد إثباتات المعرفة الصفرية، ويتم التحقق منها بواسطة شبكة من عقد التحقق اللامركزية. يعمل هذا النظام على أساس نموذج UTXO، حيث يتم encapsulating حالة العقود الذكية في State UTXOs، مما يزيد من الأمان والكفاءة. تُستخدم Asset UTXOs لتمثيل بيتكوين أو رموز أخرى، ويمكن إدارتها من خلال طريقة التفويض.

شبكة Arch للتحقق تقوم بالتحقق من محتوى ZKVM من خلال عقدة قائد يتم اختيارها عشوائيًا، وتستخدم خطة توقيع FROST لتجميع التوقيعات من العقد، وفي النهاية تبث المعاملات إلى شبكة بيتكوين. توفر Arch zkVM بيئة تشغيل قابلة للبرمجة كاملة لبيتكوين، مما يسمح بتنفيذ عقود ذكية معقدة. بعد كل تنفيذ لعقد ذكي، تقوم Arch zkVM بإنشاء دليل المعرفة الصفرية للتحقق من صحة العقد وتغير الحالة.

تستخدم Arch أيضًا نموذج UTXO الخاص ببيتكوين، حيث يتم encapsulated الحالة والأصول في UTXO، ويتم تحويل الحالة من خلال مفهوم الاستخدام الفردي. يتم تسجيل بيانات حالة العقود الذكية كـ state UTXOs، بينما يتم تسجيل الأصول الأصلية كـ Asset UTXOs. تضمن Arch أن يتم إنفاق كل UTXO مرة واحدة فقط، مما يوفر إدارة حالة آمنة.

على الرغم من أن Arch لا يحتوي على بنية بلوكتشين مبتكرة، إلا أنه يحتاج أيضًا إلى شبكة من عقد التحقق. خلال كل فترة من فترات Arch Epoch، يقوم النظام باختيار عقدة Leader بشكل عشوائي بناءً على حقوق الملكية، والتي تكون مسؤولة عن نشر المعلومات المستلمة إلى جميع عقد التحقق الأخرى في الشبكة. يتم التحقق من جميع إثباتات المعرفة الصفرية بواسطة شبكة من عقد التحقق اللامركزية، مما يضمن أمان النظام ومقاومته للرقابة، ويولد توقيعًا لعقدة Leader. بمجرد أن يتم توقيع المعاملة من قبل العدد المطلوب من العقد، يمكن بثها على شبكة البيتكوين.

في تصميم قابلية البرمجة لبيتكوين، تتميز RGB وRGB++ وArch Network كل منها بخصائصها، لكنها جميعًا تواصل فكرة ربط UTXO. إن خاصية الاستخدام لمرة واحدة لـ UTXO تناسب العقود الذكية لتسجيل الحالة.

ومع ذلك، فإن هذه الحلول تعاني أيضًا من بعض العيوب الواضحة، والتي تبرز بشكل رئيسي في تجربة المستخدم. إنها تعاني من تأخير التأكيدات ومشاكل الأداء المنخفض المماثلة لبيتكوين، وخاصةً في Arch وRGB. على الرغم من أن هذه الحلول قد وسعت من الوظائف، إلا أنها لم تحسن الأداء بشكل ملحوظ. يوفر تصميم RGB++ تجربة مستخدم أفضل من خلال تقديم سلسلة UTXO ذات أداء أعلى، ولكن في الوقت نفسه، يقدم افتراضات أمان إضافية.

مع انضمام المزيد من المطورين إلى مجتمع بيتكوين، سنشهد المزيد من الحلول المبتكرة للتوسع، مثل اقتراح ترقية op-cat الذي يتم مناقشته بنشاط. ما يستحق الاهتمام بشكل خاص هو الحلول التي تتماشى مع الخصائص الأصلية لبيتكوين. في ظل عدم ترقية شبكة بيتكوين، تعتبر طريقة ربط UTXO هي الأكثر فعالية لتوسيع قابلية برمجة بيتكوين. طالما يمكن حل مشاكل تجربة المستخدم بشكل فعال، فسوف يؤدي ذلك إلى تقدم كبير في تطوير عقود بيتكوين الذكية.