Ця стаття вводить три рішення для Bitcoin смарт-контрактів: # RGB, RGB++, та Arch Network @ArchNtwrk.

Фон

Bitcoin наразі є найбільш ліквідною та безпечною блокчейн-системою. Після появи записів екосистема BTC привабила багатьох розробників, які швидко звернули увагу на програмованість та проблеми масштабованості BTC. Шляхом впровадження різних підходів, таких як ZK, DA, побічні ланцюги, rollups та restaking, процвітання екосистеми BTC досягає нових висот, стаючи головною темою в поточному биковому ринку.

Проте багато з цих дизайнів слідують за досвідом масштабування смарт-контрактів з ETH та інших блокчейнів та покладаються на централізовані міжланцюгові мости, які є слабкими місцями в системі. Кілька рішень розроблені на основі характеристик самого BTC, частково через менш розробницький дружній досвід BTC. Біткоін не може виконувати смарт-контракти, як Ethereum з декількох причин:

• Скриптова мова Bitcoin обмежена у повноті Тьюрінга з метою забезпечення безпеки, що робить неможливим виконання смарт-контрактів, подібних до Ethereum.

• Зберігання на блокчейні Bitcoin призначено для простих транзакцій і не оптимізоване для складних смарт-контрактів.

• Найважливіше, у Bitcoin відсутня віртуальна машина для виконання смарт-контрактів.

Впровадження SegWit у 2017 році збільшило ліміт розміру блоку Bitcoin; оновлення Taproot у 2021 році дало змогу пакетну перевірку підпису, що дозволило полегшити та прискорити обробку транзакцій (відкриття атомних свопів, гаманців з багатьма підписами та умовних платежів). Ці зміни зробили програмованість на Bitcoin можливою.

У 2022 році розробник Кейсі Родамор представив свою "Ординальну теорію", яка описувала систему нумерації для Сатоші, що дозволяє вбудовувати довільні дані, такі як зображення, в транзакції Bitcoin. Це відкрило нові можливості для вбудовання інформації про стан та метадані безпосередньо в ланцюг блоків Bitcoin, пропонуючи новий підхід для додатків, таких як смарт-контракти, які вимагають доступних та перевірених даних про стан.

Наразі більшість проектів, спрямованих на розширення програмованості Bitcoin, покладаються на мережі другого рівня (L2) Bitcoin, що змушує користувачів довіряти крос-ланцюжковим мостам і ставить серйозні виклики перед L2 щодо залучення користувачів та ліквідності. Крім того, в даний час Bitcoin не має вбудованої віртуальної машини або програмованості, що ускладнює досягнення комунікації між L2 та L1 без додаткових припущень щодо довіри.

Arch Network, RGB та RGB++ намагаються покращити програмованість Bitcoin, використовуючи його вбудовані можливості, пропонуючи можливості смарт-контрактів та складних транзакцій за допомогою різних методів.

• RGB - це рішення смарт-контракту, яке ґрунтується на підтвердженні клієнта поза ланцюжком, зі змінами стану смарт-контракту, записаними в UTXO Bitcoin. Хоча воно має певні переваги в плані конфіденційності, воно не зручне у використанні та не має можливості композиції контрактів, що призводить до дуже повільної розробки.

• RGB ++ - це розширення підходу RGB від Nervos, яке все ще базується на зв'язуванні UTXO, але використовує сам ланцюг як клієнт-валідатор на основі консенсусу. Воно забезпечує рішення для крос-ланцюжкових метаданих активів і підтримує передачу будь-яких ланцюжків, структурованих за допомогою UTXO.

• Arch Network пропонує власний рішення для смарт-контрактів для BTC шляхом створення віртуальної машини ZK та відповідної мережі валідаторів. Вона агрегує транзакції для фіксації змін стану та етапів активів в транзакціях BTC.

Arch Network

Arch Network в основному складається з Arch zkVM і Arch Validator Node Network. Він використовує докази з нульовим розголошенням (zk-proofs) і децентралізовану мережу перевірки для забезпечення безпеки та конфіденційності смарт-контрактів. Він зручніший у використанні, ніж RGB, і не вимагає іншої прив'язки ланцюга UTXO, як RGB++.

Arch zkVM виконує смарт-контракти та генерує докази знань нульової знаності за допомогою RISC Zero ZKVM, які перевіряються децентралізованою мережею валідаторів. Ця система працює на основі моделі UTXO, що інкапсулює стани смарт-контрактів в об'єктах State UTXO для підвищення безпеки та ефективності.

Активи UTXOs представляють собою біткоїни або інші токени і можуть бути управляні через делегування. Мережа архівних валідаторів перевіряє вміст ZKVM за допомогою випадково вибраних лідерних вузлів та агрегує підписи вузлів за допомогою схеми підпису FROST, в результаті чого транзакція транслюється до мережі Bitcoin.

ARCH zkVM надає Bitcoin з повністю універсальною віртуальною машиною, що здатна виконувати складні смарт-контракти. Після кожного виконання смарт-контракту ARCH zkVM генерує докази знань для перевірки правильності та змін стану контракту.

Arch також використовує модель UTXO Bitcoin, де стани та активи укладені в UTXO, використовуючи концепцію одноразового використання для переходів між станами. Дані стану смарт-контракту записуються як State UTXO, тоді як дані активу записуються як Asset UTXO. Arch забезпечує те, що кожен UTXO може бути витрачений лише один раз, забезпечуючи безпечне управління станом.

Хоча Arch не інновує структуру блокчейну, вона вимагає мережі вузлів валідатора. Протягом кожного епохи Arch система випадковим чином вибирає вузол-лідера на основі стейкингу, відповідального за поширення отриманої інформації на всі інші вузли-валідатори в мережі. Всі zk-докази перевіряються децентралізованою мережею валідаторів, щоб забезпечити безпеку системи та опір цензурі, з підписами, наданими вузлу-лідеру. Після того, як транзакція підписана необхідною кількістю вузлів, її можна розсилати в мережу Bitcoin.

RGB

RGB - це ранній підхід до розширення смарт-контрактів від спільноти BTC. Він записує дані стану через енкапсуляцію UTXO, надаючи значне поняття для подальшої масштабованості BTC.

RGB використовує підхід верифікації поза ланцюгом, зсуваючи перевірку передачі токенів з рівня консенсусу Bitcoin на клієнтів поза ланцюгом, пов'язаних з конкретними транзакціями. Цей метод зменшує потребу в мережевому мовленні, покращуючи приватність та ефективність. Однак це покращення приватності - це двосторонній меч. Залучаючи лише вузли, пов'язані з конкретними транзакціями, до процесу верифікації, покращується захист приватності, але це також робить процес непрозоримим для третіх сторін, ускладнюючи операції та розробку, що призводить до поганого користувацького досвіду.

Крім того, RGB вводить концепцію одноразових запечатаних міток. Кожен UTXO може бути витрачений лише один раз, ефективно блокуючи UTXO при створенні та розблоковуючи його при витрачанні. Стани смарт-контрактів знаходяться в UTXO та управляються за допомогою запечатаних міток, що забезпечує ефективний механізм управління станом.

RGB++

RGB++ — це ще одне розширення концепції RGB від Nervos, все ще засноване на прив'язці UTXO.

RGB++ використовує цілком обчислювальні ланцюги UTXO (такі як CKB або інші ланцюги) для обробки даних поза ланцюгом та смарт-контрактів, що додатково покращує програмованість Bitcoin та забезпечує безпеку через ізоморфний зв'язок з BTC.

RGB++ використовує Turing-complete UTXO ланцюжок. Використовуючи Turing-complete UTXO ланцюжок, такий як CKB як тіньовий ланцюжок, RGB++ може обробляти дані поза ланцюжком та Smart Contract. Цей ланцюжок не тільки виконує складні Smart Contract, але й зв'язується з Bitcoin UTXO, збільшуючи програмованість та гнучкість системи. Крім того, ізоморфний зв'язок Bitcoin UTXO з тіньовим ланцюжком UTXO забезпечує консистентність стану та активів між двома ланцюжками, тим самим забезпечуючи безпеку транзакцій.

Крім того, RGB++ виходить за межі всіх ланцюгів UTXO, повних за Тюрінгом, не обмежуючись CKB, що підвищує міжланцюгову сумісність і ліквідність активів. Ця багатоланцюгова підтримка дозволяє RGB++ інтегруватися з будь-яким ланцюгом UTXO, повним Turing, підвищуючи гнучкість системи. RGB++ також забезпечує безмостову кросчейн-функціональність за допомогою ізоморфного зв'язування UTXO, уникаючи проблеми «фальшивого токена», пов'язаної з традиційними кросчейн-мостами, таким чином забезпечуючи автентичність і узгодженість активів.

Здійснюючи перевірку on-chain через тіньовий ланцюжок, RGB++ спрощує процес перевірки клієнта. Користувачам потрібно лише перевірити відповідні транзакції на тіньовому ланцюжку, щоб перевірити правильність обчислень стану RGB++. Ця on-chain перевірка не тільки спрощує процес перевірки, але й оптимізує досвід користувача. Використовуючи тьюрінг-повний тіньовий ланцюжок, RGB++ уникає складного управління UTXO RGB, забезпечуючи більш оптимізований і зручний досвід користувача.

Висновок

Щодо проектування програмованості BTC, RGB, RGB++ та Arch Network мають свої власні функції, але всі продовжують підхід з прив'язки до UTXO. Властивість одноразової аутентифікації UTXO добре підходить для запису станів у смарт-контрактах.

Однак, їх недоліки також є значними: поганий досвід користувача, затримки підтвердження та низька продуктивність, що відповідає BTC. Це особливо помітно в Arch і RGB. Хоча RGB++ пропонує кращий досвід користувача, вводить більше продуктивності ланцюжків UTXO, воно також вводить додаткові припущення безпеки.

У міру того, як все більше розробників приєднуються до спільноти BTC, ми побачимо більше рішень для масштабування, таких як пропозиція оновлення op-cat, яка активно обговорюється. Варто зосередитися на рішеннях, які узгоджуються з нативними властивостями BTC. Метод прив'язки UTXO залишається найефективнішим способом розширення програмованості BTC без модернізації мережі BTC. Якщо проблеми з користувацьким досвідом вдасться вирішити, це стане значним прогресом для смарт-контрактів BTC.

Disclaimer：

1. Ця стаття розміщена з [ TrustlessLabs]. Усі авторські права належать оригінальному автору [TrustlessLabs]. Якщо є заперечення проти цього передруку, будь ласка, зв'яжіться з Gate Learnкоманда, і вони оперативно займуться цим.
2. Відповідальність за відмову: Погляди та думки, висловлені в цій статті, є виключно тими, хто їх написав, і не становлять жодної інвестиційної поради.
3. Переклади статей на інші мови виконуються командою Gate Learn. Якщо не зазначено інше, заборонено копіювання, розповсюдження або плагіат перекладених статей.