Дослідження програмованості екосистеми Біткойн

Біткойн як найкраща з точки зору ліквідності та безпеки блокчейн привернув велику увагу розробників. З виникненням технології інскрипцій розробники почали глибше досліджувати програмованість і проблеми масштабування Біткойна. Завдяки впровадженню інноваційних рішень, таких як нульові знання, доступність даних, бокові ланцюги, rollup та повторне заставлення, екосистема Біткойна переживає новий період процвітання, стаючи центральною увагою цього бичачого ринку.

Однак багато з існуючих проектів використовують досвід масштабування платформ смарт-контрактів, таких як Ефіріум, і часто покладаються на централізовані міжланцюгові мости, що стає потенційною слабкістю системи. Існує небагато проектів, які розроблені на основі власних характеристик Біткойна, що пов'язано з недостатньо дружнім середовищем для розробки Біткойна. Біткойн має деякі обмеження, які ускладнюють виконання смарт-контрактів, як це робить Ефіріум:

1. Скриптова мова Біткойну обмежує універсальність Тюрінга для забезпечення безпеки, не дозволяючи виконувати складні смарт-контракти, як це робить Ефір.
2. Структура зберігання блокчейну Біткойн оптимізована для простих транзакцій, не підходить для складних смарт-контрактів.
3. Біткойн не має спеціалізованої віртуальної машини для виконання смарт-контрактів.

Останніми роками мережа Біткойн зазнала кількох важливих оновлень. У 2017 році сегрегація свідчень (SegWit) підвищила обмеження на розмір блоку; оновлення Taproot 2021 року зробило можливим масове підтвердження підписів, спростивши такі операції, як атомарні обміни, мультипідписні гаманці та умовні платежі. Ці оновлення заклали основу для програмованості Біткойн.

У 2022 році розробник Кейсі Родармор запропонував "Теорію Ордіналів", яка ввела схему нумерації Сатоші, що зробило можливим вбудовування зображень та інших будь-яких даних у транзакції Біткойна. Це відкриває нові шляхи для прямого зберігання інформації про стан та метаданих на біткойн-ланцюзі, пропонуючи нові ідеї для застосувань смарт-контрактів, яким потрібні доступні та перевіряємi дані про стан.

Наразі більшість проектів, що розширюють програмованість Біткойна, залежать від мереж другого рівня (L2), що вимагає від користувачів довіри до крос-ланцюгових мостів, що є великою перешкодою для залучення користувачів та ліквідності до L2. Крім того, Біткойн не має нативної віртуальної машини або програмованості, що ускладнює реалізацію комунікації між L2 та L1 без додаткових припущень про довіру.

Проекти, такі як RGB, RGB++ та Arch Network, намагаються покращити програмованість Біткойна, виходячи з його базових властивостей, надаючи можливості для смарт-контрактів та складних угод різними способами:

1. RGB є схемою смарт-контрактів, яка перевіряється за допомогою клієнта поза ланцюгом, що записує зміни стану контракту в UTXO Біткойна. Хоча має певні переваги в конфіденційності, вона є складною у використанні, має нестачу програмованості контрактів і розвивається повільно.

2. RGB++ є ще одним розширенням на основі концепції RGB, яке все ще базується на прив'язці UTXO, але пропонує рішення для кросчейнних метаданих активів, використовуючи саму ланцюг як клієнта-верифікатора з консенсусом, підтримуючи переміщення активів на будь-якій структурі UTXO.

3. Arch Network пропонує рідне рішення для смарт-контрактів для Біткойн, створюючи ZK віртуальну машину та відповідну мережу валідаційних вузлів, записуючи зміни стану та передачу активів у транзакціях Біткойн через агрегацію транзакцій.

RGB

RGB є ідеєю розширення смарт-контрактів, що виникла у ранній спільноті Біткойн, яка використовує упаковку UTXO для запису стану даних, що надало важливі ідеї для подальшого рідного розширення Біткойн.

RGB використовує верифікацію поза ланцюгом, переміщаючи верифікацію передачі монет з рівня консенсусу Біткойна на поза ланцюг, де верифікацію здійснюють конкретні клієнти, пов'язані з транзакцією. Цей підхід зменшує потребу в широкій трансляції по всій мережі, підвищуючи конфіденційність та ефективність. Проте цей спосіб покращення конфіденційності також є двосічним мечем. Хоча він посилює захист конфіденційності, він також робить третіх осіб невидимими, ускладнюючи фактичний процес роботи і розробки, що призводить до поганого користувацького досвіду.

RGB впровадив концепцію одноразових пломб. Кожен UTXO може бути витрачений лише один раз, що еквівалентно блокуванню під час створення UTXO і розблокуванню під час витрачання. Стан смарт-контракту упаковується через UTXO і керується пломби, що забезпечує ефективний механізм управління станом.

RGB++

RGB++ є ще одним розширенням на основі концепції RGB, яке також базується на прив'язці UTXO.

RGB++ використовує Turing-complete UTXO-ланцюги (такі як CKB або інші ланцюги) для обробки позамережевих даних і смарт-контрактів, що ще більше підвищує Програмованість Біткойна і забезпечує безпеку через ізоморфне зв'язування BTC.

RGB++ використовує Turing-complete UTXO-ланцюг як тіньовий ланцюг, що дозволяє виконувати складні смарт-контракти та прив'язувати їх до UTXO Біткойна, що підвищує програмованість і гнучкість системи. UTXO Біткойна та UTXO тіньового ланцюга гомоморфно пов'язані, що забезпечує узгодженість стану та активів між обома ланцюгами, гарантує безпеку транзакцій.

RGB++ розширено на всі Turing-здатні UTXO-ланцюги, більше не обмежуючись CKB, що підвищує міжланцюгову взаємодію та ліквідність активів. Підтримка кількох ланцюгів дозволяє RGB++ інтегруватися з будь-яким Turing-здатним UTXO-ланцюгом, посилюючи гнучкість системи. Одночасно RGB++ реалізує безмостову міжланцюгову взаємодію через гомоморфне зв'язування UTXO, уникаючи проблеми "фальшивих монет", забезпечуючи автентичність і цілісність активів.

Через тіньовий ланцюг здійснюється верифікація в ланцюзі, RGB++ спростив процес верифікації клієнта. Користувачеві потрібно лише перевірити відповідні транзакції на тіньовому ланцюзі, щоб підтвердити правильність обчислення стану RGB++. Такий спосіб верифікації в ланцюзі не лише спростив процес верифікації, а й оптимізував користувацький досвід. Завдяки використанню тьюрінг-повного тіньового ланцюга, RGB++ уникнув складного управління UTXO в RGB, надаючи більш спрощений і зручний для користувача досвід.

Арочна мережа

Arch Network складається головним чином з Arch zkVM та мережі валідаційних вузлів Arch, використовуючи нульові знання та децентралізовану валідаційну мережу для забезпечення безпеки та конфіденційності смарт-контрактів, є більш зручним, ніж RGB, і не вимагає прив'язки до іншого UTXO-ланцюга, як RGB++.

Arch zkVM використовує RISC Zero ZKVM для виконання смарт-контрактів та генерації нульових доказів, які перевіряються мережею децентралізованих вузлів верифікації. Ця система працює на основі моделі UTXO, упаковуючи стан смарт-контрактів у State UTXOs для підвищення безпеки та ефективності.

Asset UTXOs використовуються для представлення Біткойн або інших монет, і можуть управлятися через делегування. Arch валідаційна мережа перевіряє вміст ZKVM через випадково обрані вузли-лідери та використовує схему підпису FROST для агрегації підписів вузлів, в кінцевому підсумку транслюючи транзакцію в мережу Біткойн.

Arch zkVM забезпечує Біткойн повноцінною віртуальною машиною Тюрінга, здатною виконувати складні смарт-контракти. Після кожного виконання смарт-контракту Arch zkVM генерує нульове знання, що використовується для підтвердження коректності контракту та зміни стану.

Arch також використовує модель UTXO Біткойна, статус та активи інкапсульовані в UTXO, здійснюючи перетворення статусу через концепцію одноразового використання. Дані статусу смарт-контрактів записуються як state UTXOs, тоді як первинні активи записуються як Asset UTXOs. Arch забезпечує, щоб кожен UTXO можна було витратити лише один раз, що забезпечує безпечне управління станом.

Хоча Arch не має інноваційної блокчейн-структури, йому також потрібно перевірити мережу вузлів-верифікаторів. Протягом кожного етапу Arch система випадковим чином обирає вузол-лідер на основі долі, який відповідає за поширення отриманої інформації до всіх інших вузлів-верифікаторів у мережі. Усі нульові знання підтверджуються децентралізованою мережею вузлів-верифікаторів, що забезпечує безпеку системи та її стійкість до цензури, а також генерує підпис для вузла-лідера. Як тільки транзакцію підпише необхідна кількість вузлів, її можна транслювати в мережі Біткойн.

Висновок

У дизайні Програмованість Біткойн, RGB, RGB++ та Arch Network мають свої особливості, але всі вони продовжують ідею прив'язки UTXO, а одноразова властивість аутентифікації UTXO краще підходить для смарт-контрактів, що використовуються для фіксації стану.

Однак ці рішення також мають очевидні недоліки, які в основному проявляються в досвіді користувача. Їхня узгоджена затримка підтвердження з Біткойном і низька продуктивність означають, що вони лише розширили функціональність, але не підвищили продуктивність, що є більш очевидним у Arch і RGB. Хоча дизайн RGB++ пропонує кращий досвід користувача завдяки впровадженню більш продуктивного UTXO-ланцюга, він також вводить додаткові припущення щодо безпеки.

Зі збільшенням кількості розробників, які приєднуються до спільноти Біткойн, ми побачимо більше рішень для розширення, таких як пропозиція оновлення op-cat, яка активно обговорюється. Варто звернути особливу увагу на ті рішення, які відповідають природним властивостям Біткойн. Метод прив'язки UTXO є найефективнішим способом розширення програмування Біткойн без оновлення мережі Біткойн. Якщо вдалося вирішити проблему користувальницького досвіду, це стане великим кроком вперед у розвитку смарт-контрактів Біткойн.