Анализ решения по расширению Программируемости экосистемы Биткойн

Биткойн как наиболее ликвидная и безопасная блокчейн-технология в последнее время привлек большое внимание разработчиков. С ростом популярности технологии инскрипций, Программируемость Биткойна и проблемы масштабируемости стали актуальными темами. Разработчики исследуют различные инновационные решения, такие как доказательства с нулевым знанием, доступность данных, сайдчейны, rollup и restaking, чтобы способствовать дальнейшему процветанию экосистемы Биткойна.

Однако многие существующие решения по расширению заимствуют опыт таких платформ смарт-контрактов, как Эфириум, и часто требуют зависимости от централизованных кроссчейн-мостов, что может стать потенциальной точкой риска для системы. В сравнении с этим, действительно основанных на характеристиках Биткойна решений относительно мало, что в определенной степени связано со сложной средой разработки Биткойна. Биткойн сталкивается с несколькими основными ограничениями:

1. Чтобы обеспечить безопасность, язык сценариев Биткойна ограничивает Программируемость, что делает его трудным для выполнения сложных смарт-контрактов.
2. Структура хранения блокчейна Биткойна в основном предназначена для простых транзакций и не подходит для хранения и обработки сложных смарт-контрактов.
3. Биткойн не имеет специальной виртуальной машины для выполнения смарт-контрактов.

Тем не менее, сеть Биткойн в последние годы продолжает совершенствоваться. Обновление SegWit в 2017 году увеличило ограничения на размер блока; обновление Taproot в 2021 году оптимизировало процесс проверки подписи и поддержало такие функции, как атомарные обмены, мультиподписные кошельки и условные платежи. Эти обновления создали больше возможностей для Программируемость Биткойн.

В 2022 году разработчик Кейси Родармор предложил "Теорию Ордналов", которая открыла новые пути для встраивания данных в цепочку Биткойн, предоставив новые идеи для приложений, которым необходимо получать доступ и проверять статус данных.

В настоящее время большинство проектов, усиливающих программируемость Биткойна, строятся на основе сетей второго уровня (L2). Этот подход требует от пользователей доверия к кросс-чейн мостам, что становится основной преградой для привлечения пользователей и ликвидности к решениям L2. Кроме того, Биткойн не имеет родной виртуальной машины или программируемости, что затрудняет достижение бесшовной связи между L2 и L1 без увеличения дополнительных предположений о доверии.

В этом контексте проекты, такие как RGB, RGB++ и Arch Network, пытаются укрепить свою Программируемость, исходя из нативных характеристик Биткойн, с помощью различных методов, чтобы поддерживать смарт-контракты и сложные сделки:

1. RGB использует решение смарт-контрактов с верификацией вне цепи, записывая изменения состояния контракта в UTXO Биткойна. Хотя этот метод имеет определенные преимущества в защите конфиденциальности, он сложен в управлении, и контрактам не хватает Программируемость, в настоящее время развитие идет довольно медленно.

2. RGB++ — это расширенное решение, разработанное Nervos на основе концепции RGB. Оно также основано на привязке UTXO, но предоставляет решение для кросс-чейн активов с помощью использования самой блокчейна в качестве клиента-валидатора с консенсусом и поддерживает перемещение активов по любой цепочке с UTXO структурой.

3. Arch Network предлагает нативное решение для смарт-контрактов для Биткойна. Он создает виртуальную машину нулевых знаний и соответствующую сеть узлов-валидаторов, записывая изменения состояния и стадии активов в транзакциях Биткойна через агрегацию транзакций.

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

RGB-решение использует механизм верификации вне цепи, перемещая проверку трансфера токенов с уровня консенсуса Биткойн на внецепное пространство, где верификация осуществляется определёнными клиентами, связанными с транзакцией. Этот подход снижает потребность в широковещательной передаче по всей сети, повышая уровень конфиденциальности и эффективности. Однако этот механизм повышения конфиденциальности также приносит некоторые вызовы. Несмотря на то, что участие только узлов, связанных с определённой транзакцией, может улучшить защиту конфиденциальности, это также делает трудным для третьих сторон просмотр транзакций, что усложняет процесс выполнения операций, увеличивает сложность разработки и влияет на пользовательский опыт.

RGB ввел концепцию одноразовой запечатанной метки, каждый UTXO может быть использован только один раз, что эквивалентно блокировке при создании UTXO и разблокировке при его использовании. Состояние смарт-контракта упаковано в UTXO и управляется запечатанными метками, что обеспечивает эффективный механизм управления состоянием.

RGB++ является еще одной расширенной схемой, основанной на идее RGB, также основанной на привязке UTXO. Он использует тьюринг-полную UTXO-цепь (например, CKB или другие цепи) для обработки данных вне цепи и смарт-контрактов, что进一步 улучшает Программируемость Биткойна и обеспечивает безопасность за счет гомоморфной привязки к BTC.

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

RGB++ расширяется на все Тьюринг-полные UTXO цепи, больше не ограничиваясь единственной цепью, что повышает межцепочечную совместимость и ликвидность активов. Эта поддержка нескольких цепей позволяет RGB++ интегрироваться с любой Тьюринг-полной UTXO цепью, увеличивая гибкость системы. Кроме того, RGB++ реализует межцепочечный обмен без мостов через гомоморфную привязку UTXO, избегая проблем "фальшивых токенов", которые могут возникнуть из-за традиционных межцепочечных мостов, обеспечивая подлинность и целостность активов.

С помощью теневой цепи для верификации в цепочке, RGB++ упростил процесс верификации клиента. Пользователям необходимо просто проверить соответствующие транзакции на теневой цепи, чтобы подтвердить, правильна ли вычисление состояния RGB++. Этот способ верификации в цепочке не только упрощает процесс верификации, но и улучшает пользовательский опыт. Благодаря использованию универсальной теневой цепи, RGB++ избегает сложного управления UTXO в RGB и предлагает более упрощенный и удобный для пользователя опыт.

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

Arch Network состоит в основном из Arch zkVM и сети узлов верификации Arch, использует нулевое знание и децентрализованную сеть верификации для обеспечения безопасности и конфиденциальности смарт-контрактов, более удобен в использовании, чем RGB, и не требует, как RGB++, зависимости от другой цепи UTXO для связывания.

Arch zkVM использует RISC Zero ZKVM для выполнения смарт-контрактов и генерации нулевых доказательств, которые проверяются децентрализованной сетью узлов проверки. Эта система работает на основе модели UTXO, упаковывая состояние смарт-контрактов в State UTXOs для повышения безопасности и эффективности. Asset UTXOs используются для представления Биткойн или других токенов и могут управляться через делегирование.

Сеть Arch для проверки использует случайно выбранные узлы-лидеры для верификации содержимого ZKVM и применяет схему подписи FROST для агрегирования подписей узлов, в конечном итоге транзакция передается в сеть Биткойн. Arch zkVM предоставляет Биткойну тьюринг-полную виртуальную машину, способную выполнять сложные смарт-контракты. Каждый раз после выполнения смарт-контракта Arch zkVM генерирует доказательство с нулевым разглашением для проверки правильности контракта и изменения состояния.

Arch также использует модель UTXO Биткойна, где состояние и активы заключены в UTXO, а переход состояния осуществляется через концепцию одноразового использования. Данные состояния смарт-контракта записываются как state UTXOs, в то время как исходные активы записываются как Asset UTXOs. Arch гарантирует, что каждый UTXO может быть потрачен только один раз, обеспечивая тем самым безопасное управление состоянием.

Хотя Arch не имеет инновационной структуры блокчейна, ему также нужна сеть узлов-валидаторов. В течение каждого Эпохи Arch система случайным образом выбирает узел-Лидера на основе доли, который отвечает за распространение полученной информации ко всем другим узлам-валидаторам в сети. Все нулевые знания проверяются децентрализованной сетью узлов-валидаторов, что обеспечивает безопасность и устойчивость системы к цензуре, а также генерирует подпись для узла-Лидера. Как только транзакция подписана необходимым количеством узлов, она может быть распространена в сети Биткойн.

В дизайне Программируемость Биткойн выделяются RGB, RGB++ и Arch Network, каждая из которых имеет свои особенности, но все они продолжают идею привязки UTXO. Одноразовое использование UTXO более подходит для смарт-контрактов, которые используются для записи состояния.

Однако у этих решений также есть некоторые очевидные недостатки, главным образом в области пользовательского опыта. У них есть задержка подтверждения и проблемы с низкой производительностью, которые совпадают с Биткойн, особенно выраженные в Arch и RGB. Хотя эти решения расширили функциональность, они не значительно повысили производительность. Дизайн RGB++ предлагает лучший пользовательский опыт за счет внедрения более производительной цепочки UTXO, но в то же время вводит дополнительные предположения о безопасности.

С увеличением числа разработчиков, присоединяющихся к сообществу Биткойн, мы увидим больше инновационных решений для масштабирования, таких как предложение об обновлении op-cat, которое активно обсуждается. Особенно стоит обратить внимание на решения, которые соответствуют оригинальным свойствам Биткойн. При условии, что сеть Биткойн не будет обновлена, метод привязки UTXO является самым эффективным способом расширения программируемости Биткойн. Если удастся эффективно решить проблемы с пользовательским опытом, это приведет к огромному прорыву в развитии смарт-контрактов Биткойн.