この記事では、3つのBitcoinスマートコントラクトの解決策を紹介します:#RGB, RGB++, および Arch Network@ArchNtwrk。

バックグラウンド

ビットコインは現在、最も流動性が高く、安全なブロックチェーンです。インスクリプションの出現後、BTCエコシステムは多くの開発者を引き付け、彼らはすぐにBTCのプログラマビリティとスケーラビリティの問題に注目しました。ZK、DA、サイドチェーン、ロールアップ、リステーキングなどの様々なアプローチを導入することにより、BTCエコシステムの繁栄は新たな高みに達し、現在のブルマーケットにおける主要な物語となっています。

しかし、これらの設計の多くは、ETHや他のブロックチェーンのスマートコントラクトのスケーリングの経験に従い、システム内の弱点である中央集権型のクロスチェーンブリッジに依存しています。BTC自体の特性に基づいて設計されたソリューションはほとんどありませんが、それはBTCの開発者にとっての使い勝手が少ないことにも一因があります。ビットコインはいくつかの理由から、イーサリアムのようにスマートコントラクトを実行することはできません:

・ビットコインのスクリプト言語は、セキュリティ上の理由からチューリング完全性に制限があり、イーサリアムのようなスマートコントラクトを実行することはできません。

• ビットコインブロックチェーン上のストレージは、シンプルな取引向けに設計されており、複雑なスマートコントラクトには最適化されていません。

• 最も重要なことは、ビットコインにはスマートコントラクトを実行するための仮想マシンが不足していることです。

SegWitの導入により、Bitcoinのブロックサイズ制限が2017年に増加しました。2021年のTaprootのアップグレードにより、バッチ署名の検証が可能になり、より簡単かつ高速なトランザクション処理が可能になりました（アトミックスワップ、マルチシグウォレット、条件付き支払いのアンロック）。これらの変更により、Bitcoin上でのプログラム可能性が実現しました。

2022年、開発者Casey Rodarmorは、サトシの番号付けスキームを概説した「Ordinal Theory」を導入し、画像などの任意のデータをビットコイン取引に埋め込むことを可能にしました。 これにより、ビットコインブロックチェーン上で状態情報やメタデータを直接埋め込む新たな可能性が開かれ、アクセス可能で検証可能な状態データが必要なスマートコントラクトなどのアプリケーションに新たなアプローチが提供されました。

現在、Bitcoinのプログラム可能性を拡張することを目指すほとんどのプロジェクトは、Bitcoinのレイヤー2（L2）ネットワークに依存しています。これにより、L2がユーザーと流動性を獲得するためには、クロスチェーンブリッジに対する信頼が必要となり、L2には重要な課題が生じています。さらに、Bitcoinには現在、ネイティブな仮想マシンやプログラム可能性がないため、L2とL1間の通信を追加の信頼前提なしで実現することは困難です。

Arch Network、RGB、およびRGB++は、BTCのネイティブな属性を活用して、異なる方法を通じてスマートコントラクトや複雑な取引機能を提供することで、Bitcoinのプログラム可能性を向上させようとしています。

• RGBは、スマートコントラクトの状態変更がBitcoinのUTXOに記録されるオフチェーンクライアント検証に依存するソリューションです。いくつかのプライバシーの利点を提供しますが、使用が煩雑であり、契約の合成性が欠如しているため、開発が非常に遅くなります。

• RGB ++は、ネルボスのRGBアプローチの拡張であり、UTXOバインディングに基づいていますが、チェーン自体をコンセンサスベースのクライアントバリデータとして使用します。クロスチェーンメタデータアセットのソリューションを提供し、任意のUTXO構造のチェーンの転送をサポートします。

• Arch Networkは、ZK仮想マシンと対応するバリデーターノードネットワークを作成することにより、BTCにネイティブスマートコントラクトソリューションを提供します。BTC取引内の状態変更とアセットステージを記録するためにトランザクションを集約します。

Arch Network

Arch Network は主に Arch zkVM と Arch Validator ノードネットワークで構成されています。ゼロ知識証明(zk-proofs)と分散型検証ネットワークを利用して、スマートコントラクトのセキュリティとプライバシーを確保します。RGBよりもユーザーフレンドリーで、RGB++のような別のUTXOチェーンバインディングを必要としません。

Arch zkVMは、RISC Zero ZKVMを使用してスマートコントラクトを実行し、ゼロ知識証明を生成し、分散型の検証ノードネットワークによって検証されます。このシステムは、UTXOモデルに基づいて動作し、スマートコントラクトの状態を状態UTXOにカプセル化してセキュリティと効率を高めています。

アセットUTXOは、Bitcoinまたは他のトークンを表し、委任を介して管理することができます。Arch Validator Networkは、ランダムに選択されたリーダーノードを介してZKVMコンテンツを検証し、FROST署名スキームを使用してノードの署名を集約し、最終的にトランザクションをBitcoinネットワークにブロードキャストします。

Arch zkVMは、ビットコインにチューリング完全な仮想マシンを提供し、複雑なスマートコントラクトを実行できます。各スマートコントラクトの実行後、Arch zkVMはゼロ知識証明を生成して、契約の正確性と状態変更を検証します。

Archはまた、BitcoinのUTXOモデルを利用し、状態と資産をUTXOsにカプセル化し、状態遷移には一度きりの概念を使用しています。スマートコントラクトの状態データはState UTXOsとして記録され、生の資産データはAsset UTXOsとして記録されます。Archは各UTXOが一度だけしか使われないことを保証し、安全な状態管理を提供します。

Archはブロックチェーンの構造を革新するわけではありませんが、バリデータ・ノード・ネットワークが必要です。各Archエポックでは、ステーキングに基づいてシステムがランダムにリーダーノードを選択し、そのノードは他のすべてのバリデータノードに情報を伝達する責任があります。すべてのzkプルーフは、分散型バリデータネットワークによって検証され、システムのセキュリティと検閲抵抗性が確保され、署名がリーダーノードに提供されます。必要なノード数でトランザクションが署名されると、ビットコインネットワークにブロードキャストされます。

RGB

RGBは、BTCコミュニティからの早期のスマートコントラクト拡張アプローチです。UTXOカプセル化を通じて状態データを記録し、後続のBTCネイティブの拡張性に重要なコンセプトを提供します。

RGBは、オフチェーンの検証手法を使用し、ビットコインのコンセンサスレイヤーからトークンの転送の検証を特定の取引に関連するオフチェーンクライアントにシフトさせます。この手法により、ネットワーク全体へのブロードキャストの必要性が低減し、プライバシーと効率が向上します。ただし、このプライバシーの向上は諸刃の剣です。特定の取引に関連するノードのみを検証プロセスに関与させることでプライバシー保護が向上しますが、第三者にはそのプロセスが不透明になり、運用や開発が複雑化し、ユーザーエクスペリエンスが悪化することにつながります。

さらに、RGBは単一使用の封印されたタグの概念を導入しています。各UTXOは一度しか使用できず、実質的にはUTXOが作成された時点でロックされ、支出時にロックが解除されます。スマートコントラクトの状態はUTXOにカプセル化され、封印されたタグを介して管理され、効果的な状態管理メカニズムが提供されます。

RGB++

RGB++ は Nervos による RGB コンセプトの別の拡張であり、依然として UTXO バインディングに基づいています。

RGB++は、オフチェーンデータとスマートコントラクトを処理するために、CKBや他のチェーンなどのチューリング完全なUTXOチェーンを利用し、Bitcoinのプログラム可能性をさらに向上させ、BTCとの同型結合によりセキュリティを確保します。

RGB++は、チューリング完全なUTXOチェーンを利用しています。CKBのようなシャドウチェーンとしてチューリング完全なUTXOチェーンを使用することで、RGB++はオフチェーンデータとスマートコントラクトを処理できます。このチェーンは、複雑なスマートコントラクトを実行するだけでなく、BitcoinのUTXOとバインドすることで、システムのプログラム可能性と柔軟性を高めます。さらに、BitcoinのUTXOとシャドウチェーンのUTXOの同型結合により、両チェーン間の状態と資産の一貫性が確保され、トランザクションのセキュリティが確保されます。

さらに、RGB++は、CKBに限らず、すべてのチューリング完全なUTXOチェーンを超えて拡張されており、クロスチェーンの相互運用性と資産の流動性を向上させています。このマルチチェーンサポートにより、RGB++は任意のチューリング完全なUTXOチェーンと統合でき、システムの柔軟性が向上します。RGB++はまた、UTXO同型結合を通じたブリッジレスのクロスチェーン機能を実現し、従来のクロスチェーンブリッジに関連する「偽のトークン」の問題を回避し、資産の正当性と一貫性を確保しています。

シャドウチェーンを介したオンチェーンの検証により、RGB++はクライアントの検証プロセスを簡素化します。ユーザーはシャドウチェーン上の関連トランザクションをチェックするだけで、RGB++の状態計算の正確性を検証することができます。このオンチェーンの検証は、検証プロセスを簡素化するだけでなく、ユーザーエクスペリエンスを最適化します。チューリング完全なシャドウチェーンを使用することで、RGB++はRGBの複雑なUTXO管理を回避し、より簡略化されたユーザーフレンドリーな体験を提供します。

結論

BTCのプログラム可能性の設計に関して、RGB、RGB++、およびArch Networkはそれぞれ独自の特徴を持っていますが、すべてUTXOバインディングアプローチを継続しています。UTXOの一度しか使用できない認証プロパティは、スマートコントラクト内の状態を記録するのに適しています。

しかしながら、彼らの欠点も重要です: ユーザーエクスペリエンスの向上、確認の遅れ、およびBTCと一致する低い性能。これは特にArchとRGBで顕著です。一方、RGB++は、より高性能なUTXOチェーンを導入することでより良いユーザーエクスペリエンスを提供する一方で、追加のセキュリティの仮定も導入します。

BTCコミュニティにさらに多くの開発者が参加するにつれて、op-catアップグレード提案など、より多くのスケーリングソリューションが見られるでしょう。BTCの固有の特性に合致するソリューションに注目する価値があります。UTXOバインディングメソッドは、BTCネットワークをアップグレードすることなく、BTCのプログラム性を拡張する最も効果的な方法です。もしユーザーエクスペリエンスの問題が解決されれば、BTCスマートコントラクトにとって重要な進展となるでしょう。

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