Новий підхід до програмованості Біткойн: UTXO, прив'язаний до смартконтрактів

Біткойн як найліквідніша та найзахищеніша блокчейн-технологія після буму гравюри привернув велику кількість розробників. Вони швидко звернули увагу на програмованість та проблеми масштабування Біткойна. Завдяки впровадженню різних рішень, таких як ZK, DA, бічні ланцюги, rollup, restaking, екосистема Біткойна переживає безпрецедентний розквіт, ставши основною темою поточного бичачого ринку.

Однак багато з цих дизайнів запозичили досвід масштабування публічних блокчейнів смартконтрактів, таких як Ефіріум, і часто покладаються на централізовані міжланцюгові мости, що несе потенційні ризики. Справжніх рішень, що ґрунтуються на характеристиках Біткойна, не так вже й багато, і це пов'язано з поганим досвідом розробки Біткойна. Біткойн важко інтегрувати для виконання смартконтрактів, головні причини цього такі:

1. Мова скриптів Біткойн обмежує тюрінгову повноту для забезпечення безпеки, що унеможливлює виконання складних смартконтрактів.
2. Біткойн блокчейн зберігання спроектовано для простих транзакцій, не оптимізовано для складних смартконтрактів.
3. Біткойн не має віртуальної машини для виконання смартконтрактів.

2017 року ізоляційне свідчення ( SegWit ) збільшило обмеження розміру блоку; у 2021 році оновлення Taproot реалізувало пакетну перевірку підписів, спростивши обробку транзакцій. Ці оновлення створили умови для програмованості Біткойна.

У 2022 році один із розробників запропонував "Ordinal Theory", в якій викладено схему нумерації Сатоші, що дозволяє вбудовувати зображення та інші довільні дані в транзакції Біткойн. Це відкриває нові можливості для прямого вбудовування інформації про стан і метаданих в блокчейн Біткойн, пропонуючи нові підходи для застосувань, таких як смартконтракти, які потребують доступних і перевіряємих даних про стан.

Наразі більшість проектів, що розширюють програмованість Біткойна, покладаються на другий рівень мережі (L2), користувачі повинні довіряти крос-ланковим мостам, що стає викликом для залучення користувачів і ліквідності на L2. Крім того, Біткойн не має рідної віртуальної машини або програмованості, що унеможливлює зв'язок між L2 та L1 без додаткових припущень про довіру.

RGB, RGB++ та Arch Network намагаються почати з рідних властивостей Біткойна, покращуючи його Програмованість, пропонуючи смартконтракти та складні торгові можливості різними способами:

1. RGB є схемою смартконтрактів, яка перевіряється через клієнтське програмне забезпечення поза ланцюгом, що записує зміни стану смартконтрактів у UTXO Біткойна. Хоча має переваги в конфіденційності, вона є складною у використанні і не має комбінованості контрактів, що уповільнює розвиток.

2. RGB++ є ще одним розширеним маршрутом на основі UTXO, який використовує сам ланцюг як клієнта-верифікатора з консенсусом, надаючи рішення для крос-ланцюгового переносу метаданих активів, підтримуючи передачу будь-якої структури UTXO.

3. Arch Network надає рідне рішення для смартконтрактів для Біткойн, створює ZK віртуальну машину та мережу валідаторів, агрегацією транзакцій фіксує зміни стану та записи активів у транзакціях Біткойн.

RGB: смартконтракти для поза мережевої верифікації

RGB є ранньою концепцією розширення смартконтрактів у спільноті Біткойн, що дозволяє упаковувати стан даних через UTXO, надаючи важливі ідеї для подальшого рідного розширення Біткойн.

RGB використовує позацепочкову верифікацію, переміщуючи верифікацію передачі токенів з рівня консенсусу Біткойн на позацепочкову платформу, де верифікацію здійснюють певні клієнти, пов'язані з транзакціями. Це зменшує вимоги до широкомовлення в мережі, покращує конфіденційність і ефективність. Проте, цей спосіб підвищення конфіденційності є також подвійним лезом. Дозволяючи лише певним вузлам, пов'язаним з транзакціями, брати участь у верифікації, хоча це й підвищує захист конфіденційності, але веде до невидимості третіх сторін, ускладнюючи операції та розробку, що погіршує досвід користувачів.

RGB вводить концепцію одноразових пломб. Кожен UTXO може бути витрачений лише один раз, що дорівнює блокуванню при створенні UTXO і розблокуванню при витраті. Стан смартконтракту упаковується через UTXO і керується пломбами, забезпечуючи ефективний механізм управління станом.

RGB++: Використання Тюрінг-повної UTXO-ланцюга

RGB++ є ще одним розширеним маршрутом на основі прив'язки UTXO. Він використовує Тюрінг-повну UTXO-ланцюг (, як-от CKB або інші ланцюги ) для обробки даних поза ланцюгом і смартконтрактів, що ще більше підвищує програмованість Біткойну і забезпечує безпеку через однорідну прив'язку BTC.

RGB++ використовує Turing-complete UTXO-ланцюг як тіньовий ланцюг для обробки даних поза ланцюгом та смартконтрактів. Цей тип ланцюга не лише може виконувати складні смартконтракти, але також може бути прив'язаний до Біткойн UTXO, що підвищує програмованість та гнучкість системи. Біткойн UTXO та тіньовий ланцюг UTXO гомоморфно прив'язані, що забезпечує узгодженість стану та активів між двома ланцюгами, гарантує безпеку транзакцій.

RGB++ розширюється на всі Turing-здатні UTXO-ланцюги, підвищуючи міжланцюгову взаємодію та ліквідність активів. Підтримка багатьох ланцюгів дозволяє RGB++ поєднуватися з будь-яким Turing-здатним UTXO-ланцюгом, підвищуючи гнучкість системи. Одночасно, через гомоморфне зв'язування UTXO реалізується безмостова міжланцюгова взаємодія, уникаючи проблеми "псевдокоїнів", забезпечуючи достовірність та узгодженість активів.

Верифікація в ланцюзі через тіньовий ланцюг, RGB++ спрощує процес верифікації клієнтів. Користувачі повинні лише перевірити транзакції, пов'язані з тіньовим ланцюгом, щоб підтвердити правильність обчислення статусу RGB++. Цей спосіб верифікації в ланцюзі спрощує процес верифікації та оптимізує користувацький досвід. Використовуючи тіньовий ланцюг з повною програмованістю, RGB++ уникає складного управління UTXO RGB, пропонуючи більш спрощений і дружній до користувача досвід.

Arch Network: ZK віртуальна машина та мережа верифікації

Arch Network головним чином складається з Arch zkVM та мережі валідаційних вузлів Arch, використовує нульові знання ( zk-proofs ) та децентралізовану валідаційну мережу для забезпечення безпеки та конфіденційності смартконтрактів, є більш зручним, ніж RGB, і не вимагає прив'язуватися до іншого UTXO-ланцюга, як RGB++.

Arch zkVM використовує RISC Zero ZKVM для виконання смартконтрактів та генерування нульових доказів, які перевіряються мережею децентралізованих вузлів. Ця система працює на базі моделі UTXO, упаковуючи стан смартконтрактів у State UTXOs, що підвищує безпеку та ефективність.

Активи UTXOs використовуються для представлення Біткойн або інших токенів і можуть управлятися через делегування. Мережа Arch перевіряє зміст ZKVM через випадково обрані лідер-ноти, використовуючи схему підпису FROST для агрегації підписів нод, врешті-решт транзакція транслюється в мережу Біткойн.

Arch zkVM надає Біткойну тюрінгомплетну віртуальну машину, яка може виконувати складні смартконтракти. Після кожного виконання контракту генерується нульове знання доказу, яке використовується для перевірки правильності контракту та зміни стану.

Arch також використовує модель UTXO Біткойна, стан і активи інкапсульовані в UTXO, через концепцію одноразового використання здійснюється перехід стану. Дані стану смартконтрактів записуються як state UTXOs, а первинні активи записуються як Asset UTXOs. Arch забезпечує, щоб кожен UTXO міг бути витрачений лише один раз, що забезпечує безпечне управління станом.

Хоча Arch не інноваційна структура блокчейн, йому потрібно перевірити мережу вузлів. Протягом кожного етапу Arch Epoch система випадковим чином обирає вузол-лідер, відповідальний за поширення інформації до всіх інших вузлів-верифікаторів у мережі. Усі zk-докази перевіряються децентралізованою мережею верифікаційних вузлів, що забезпечує безпеку системи та стійкість до цензури, а також генерує підпис для вузла-лідера. Як тільки угоду підпишуть необхідна кількість вузлів, її можна транслювати в мережі Біткойн.

Підсумок

У дизайні програмованості Біткойна RGB, RGB++ та Arch Network мають свої особливості, але всі продовжують ідею прив'язки до UTXO. Одноразове використання атрибута автентифікації UTXO більше підходить для запису стану смартконтрактів.

Однак ці рішення також мають очевидні недоліки, а саме поганий користувацький досвід, затримки підтвердження, що відповідають Біткойн, та низьку продуктивність. Вони лише розширюють функціональність, не підвищуючи продуктивність, що особливо помітно в Arch та RGB. Дизайн RGB++ хоч і пропонує кращий користувацький досвід завдяки впровадженню високопродуктивного UTXO-ланцюга, але також вимагає додаткових припущень щодо безпеки.

Зі збільшенням кількості розробників у спільноті Біткойн, ми побачимо більше рішень для масштабування, таких як пропозиція оновлення op-cat, яка також активно обговорюється. Рішення, що відповідають рідній природі Біткойн, заслуговують на особливу увагу. Метод прив'язки UTXO є найефективнішим способом розширення програмування без оновлення мережі Біткойн. Якщо буде вирішено проблему зручності користування, це стане значним кроком вперед для смартконтрактів Біткойн.