Cet article présente trois solutions de smart contract Bitcoin : #RGB, RGB++, et Arch Network@ArchNtwrk.

Contexte

Bitcoin est actuellement la blockchain la plus liquide et sécurisée. Après l'émergence des inscriptions, l'écosystème BTC a attiré de nombreux développeurs, qui ont rapidement porté leur attention sur la programmabilité et les problèmes de scalabilité du BTC. En introduisant diverses approches telles que ZK, DA, sidechains, rollups et restaking, la prospérité de l'écosystème BTC atteint de nouveaux sommets, devenant un récit majeur dans le marché haussier actuel.

Cependant, bon nombre de ces conceptions suivent les expériences de mise à l'échelle des contrats intelligents d'ETH et d'autres blockchains et s'appuient sur des ponts centralisés inter-chaînes, qui sont des points faibles du système. Peu de solutions sont conçues en fonction des caractéristiques de BTC lui-même, en partie en raison de l'expérience moins conviviale des développeurs de BTC. Bitcoin ne peut pas exécuter de contrats intelligents comme Ethereum pour plusieurs raisons :

• Le langage de script de Bitcoin est limité en complétude de Turing pour des raisons de sécurité, ce qui rend impossible l'exécution de contrats intelligents comme Ethereum.

• Le stockage sur la blockchain Bitcoin est conçu pour les transactions simples et n'est pas optimisé pour les contrats intelligents complexes.

• Plus important encore, Bitcoin manque d'une machine virtuelle pour exécuter des smart contracts.

L'introduction de SegWit en 2017 a augmenté la limite de taille de bloc de Bitcoin ; la mise à niveau Taproot en 2021 a permis la vérification de la signature par lot, permettant un traitement des transactions plus facile et plus rapide (débloquant les échanges atomiques, les portefeuilles multi-signatures et les paiements conditionnels). Ces changements ont rendu la programmabilité sur Bitcoin possible.

En 2022, le développeur Casey Rodarmor a présenté sa « Théorie ordinale », qui a décrit un système de numérotation pour les Satoshis, permettant l'incorporation de données arbitraires telles que des images dans les transactions Bitcoin. Cela a ouvert de nouvelles possibilités pour l'incorporation d'informations d'état et de métadonnées directement sur la blockchain Bitcoin, offrant une nouvelle approche pour des applications comme les contrats intelligents qui nécessitent des données d'état accessibles et vérifiables.

Actuellement, la plupart des projets visant à étendre la programmabilité de Bitcoin s'appuient sur les réseaux de couche 2 (L2) de Bitcoin, ce qui oblige les utilisateurs à faire confiance aux ponts inter-chaînes, posant un défi important pour que L2 gagne des utilisateurs et de la liquidité. De plus, Bitcoin ne dispose actuellement pas d'une machine virtuelle native ou d'une programmabilité, ce qui rend difficile la communication entre L2 et L1 sans suppositions de confiance supplémentaires.

Arch Network, RGB et RGB++ tentent tous d'améliorer la programmabilité de Bitcoin en exploitant les attributs natifs de BTC, offrant des capacités de contrat intelligent et de transactions complexes par le biais de différentes méthodes.

• RGB est une solution de contrat intelligent qui repose sur la vérification client hors chaîne, avec des modifications d'état de contrat intelligent enregistrées dans l'UTXO de Bitcoin. Bien qu'il offre certains avantages en termes de confidentialité, il est fastidieux à utiliser et manque de composabilité de contrat, ce qui entraîne un développement très lent.

• RGB++ est une extension de l'approche RGB par Nervos, toujours basée sur la liaison UTXO mais utilisant la chaîne elle-même en tant que validateur client basé sur le consensus. Il fournit une solution pour les actifs de métadonnées inter-chaînes et prend en charge les transferts de toutes les chaînes structurées en UTXO.

• Arch Network offre une solution native de smart contract pour BTC en créant une machine virtuelle ZK et un réseau de nœuds validateurs correspondants. Il agrège les transactions pour enregistrer les changements d'état et les étapes d'actifs dans les transactions BTC.

Réseau Arch

Le réseau Arch se compose principalement d'Arch zkVM et du réseau de noeuds de validation Arch. Il utilise des preuves à connaissance nulle (zk-proofs) et un réseau de validation décentralisé pour garantir la sécurité et la confidentialité des contrats intelligents. Il est plus convivial que RGB et ne nécessite pas de liaison de chaîne UTXO supplémentaire comme RGB++.

Arch zkVM exécute des contrats intelligents et génère des preuves de connaissance zéro en utilisant RISC Zero ZKVM, qui sont vérifiées par un réseau décentralisé de nœuds validateurs. Ce système fonctionne sur la base du modèle UTXO, encapsulant les états des contrats intelligents dans des UTXO d'État pour renforcer la sécurité et l'efficacité.

Les UTXOs d'actifs représentent des Bitcoins ou d'autres jetons et peuvent être gérés par délégation. Le réseau de validation Arch Validator valide le contenu ZKVM via des nœuds leaders sélectionnés au hasard et agrège les signatures de nœuds en utilisant le schéma de signature FROST, diffusant finalement la transaction sur le réseau Bitcoin.

Arch zkVM fournit à Bitcoin une machine virtuelle Turing-complète capable d'exécuter des contrats intelligents complexes. Après chaque exécution de contrat intelligent, Arch zkVM génère des preuves de connaissance nulle pour valider la correction et les changements d'état du contrat.

Arch utilise également le modèle UTXO de Bitcoin, avec des états et des actifs encapsulés dans des UTXO, en utilisant un concept à usage unique pour les transitions d'état. Les données d'état du contrat intelligent sont enregistrées sous forme d'UTXO d'état, tandis que les données d'actifs brutes sont enregistrées sous forme d'UTXO d'actifs. Arch garantit que chaque UTXO ne peut être dépensé qu'une seule fois, offrant une gestion sécurisée de l'état.

Bien qu'Arch n'innove pas dans la structure de la blockchain, il nécessite un réseau de nœuds de validation. Pendant chaque époque Arch, le système sélectionne aléatoirement un nœud Leader en fonction du staking, chargé de diffuser les informations reçues à tous les autres nœuds de validation du réseau. Toutes les preuves zk sont vérifiées par un réseau de validateurs décentralisé pour garantir la sécurité du système et la résistance à la censure, avec des signatures fournies au nœud Leader. Une fois que la transaction est signée par le nombre requis de nœuds, elle peut être diffusée sur le réseau Bitcoin.

RGB

RGB est une approche d'extension précoce des contrats intelligents de la communauté BTC. Il enregistre les données d'état à travers l'encapsulation UTXO, fournissant un concept significatif pour la scalabilité native ultérieure de BTC.

RGB utilise une approche de vérification hors chaîne, déplaçant la validation des transferts de jetons de la couche de consensus de Bitcoin vers des clients hors chaîne liés à des transactions spécifiques. Cette méthode réduit le besoin de diffusion à l’échelle du réseau, ce qui améliore la confidentialité et l’efficacité. Cependant, cette amélioration de la protection de la vie privée est une arme à double tranchant. En n’impliquant que les nœuds liés à des transactions spécifiques dans le processus de validation, la protection de la vie privée est améliorée, mais cela rend également le processus opaque pour les tiers, ce qui complique les opérations et le développement, et conduit à une mauvaise expérience utilisateur.

De plus, RGB introduit le concept d'étiquettes scellées à usage unique. Chaque UTXO ne peut être dépensé qu'une seule fois, verrouillant efficacement l'UTXO lors de sa création et le déverrouillant lors de sa dépense. Les états des contrats intelligents sont encapsulés dans les UTXO et gérés via des étiquettes scellées, offrant ainsi un mécanisme efficace de gestion des états.

RGB++

RGB++ est une autre extension du concept RGB par Nervos, toujours basée sur la liaison UTXO.

RGB++ utilise des chaînes UTXO Turing-complètes (telles que CKB ou d'autres chaînes) pour gérer les données hors chaîne et les contrats intelligents, améliorant ainsi la programmabilité de Bitcoin, et assure la sécurité grâce à une liaison isomorphe avec BTC.

RGB++ utilise une chaîne UTXO Turing-complète. En utilisant une chaîne UTXO Turing-complète comme CKB en tant que chaîne fantôme, RGB++ peut gérer les données hors chaîne et les smart contracts. Cette chaîne n'exécute pas seulement des smart contracts complexes, mais se lie également à l'UTXO de Bitcoin, augmentant la programmabilité et la flexibilité du système. De plus, la liaison isomorphe de l'UTXO de Bitcoin avec l'UTXO de la chaîne fantôme garantit la cohérence de l'état et des actifs entre les deux chaînes, assurant ainsi la sécurité des transactions.

De plus, RGB++ s’étend au-delà de toutes les chaînes UTXO Turing-complètes, sans se limiter à CKB, ce qui améliore l’interopérabilité inter-chaînes et la liquidité des actifs. Cette prise en charge multi-chaînes permet au RGB++ de s’intégrer à n’importe quelle chaîne UTXO Turing-complète, augmentant ainsi la flexibilité du système. RGB++ permet également d’obtenir une fonctionnalité inter-chaînes sans pont grâce à la liaison isomorphe UTXO, évitant ainsi le problème de « faux jeton » associé aux ponts inter-chaînes traditionnels, garantissant ainsi l’authenticité et la cohérence des actifs.

En effectuant une vérification on-chain via la chaîne d'ombre, RGB++ simplifie le processus de vérification du client. Les utilisateurs n'ont besoin de vérifier que les transactions liées sur la chaîne d'ombre pour vérifier la justesse des calculs d'état de RGB++. Cette vérification on-chain simplifie non seulement le processus de vérification mais optimise également l'expérience utilisateur. En utilisant une chaîne d'ombre Turing-complète, RGB++ évite la gestion complexe des UTXO de RGB, offrant ainsi une expérience plus fluide et conviviale.

Conclusion

En ce qui concerne la conception de la programmabilité BTC, RGB, RGB++, et Arch Network ont chacun leurs propres caractéristiques mais ils continuent tous avec l'approche de liaison UTXO. La propriété d'authentification à usage unique de UTXO est bien adaptée pour enregistrer les états dans les contrats intelligents.

Cependant, leurs inconvénients sont également significatifs : mauvaise expérience utilisateur, délais de confirmation et faibles performances conformes à BTC. Cela est particulièrement évident dans Arch et RGB. Alors que RGB++ offre une meilleure expérience utilisateur en introduisant une chaîne UTXO plus performante, il introduit également des hypothèses de sécurité supplémentaires.

À mesure que de plus en plus de développeurs rejoignent la communauté BTC, nous verrons plus de solutions d'échelle, telles que la proposition de mise à niveau op-cat, qui est activement discutée. Les solutions qui sont alignées sur les propriétés natives de BTC méritent d'être examinées de près. La méthode de liaison UTXO reste le moyen le plus efficace d'étendre la programmabilité de BTC sans mettre à niveau le réseau BTC. Si les problèmes d'expérience utilisateur peuvent être résolus, cela représentera une avancée significative pour les contrats intelligents BTC.

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