Дослідження смартконтрактів екосистеми Біткойн

Біткойн як найбільш ліквідний та безпечний блокчейн привертає все більше уваги розробників до його програмованості та проблеми масштабування. Завдяки впровадженню інноваційних рішень, таких як ZK, DA, бічні ланцюги, rollup та restaking, екосистема Біткойна вступає в новий період процвітання, стаючи основною темою поточного бичачого ринку.

Однак багато нових проектів перейняли досвід розширення платформ смартконтрактів, таких як Ефіріум, часто покладаючись на централізовані кросчейн мости, що стає потенційною слабкістю системи. Дуже мало проектів розроблено на основі характеристик самого Біткойна, що пов'язано з недостатньою дружністю середовища розробки Біткойна. Біткойн важко підтримує смартконтракти з таких причин:

1. Сценарна мова Біткойна обмежила тьюрінгову повноту для забезпечення безпеки, що унеможливлює виконання складних смартконтрактів.
2. Зберігання структури блокчейну Біткойна оптимізовано для простих транзакцій, не підходить для складних смартконтрактів.
3. Біткойн не має віртуальної машини для виконання смартконтрактів.

В останні роки мережа Біткойн зазнала кількох важливих оновлень. Відокремлене свідчення (SegWit) 2017 року розширило обмеження на розмір блоку; оновлення Taproot 2021 року реалізувало перевірку підписів у пакетах, що підвищило ефективність обробки транзакцій. Ці оновлення створили умови для програмованості на Біткойн.

У 2022 році розробник Кейсі Родармор запропонував концепцію "Ordinal Theory", яка відкрила нові шляхи для вбудовування будь-яких даних у транзакції Біткойн. Це надало нові ідеї для застосувань смартконтрактів, які потребують доступних та перевірених станів даних.

Наразі більшість проектів, що розширюють програмність Біткойну, покладаються на другий рівень мережі (L2), що вимагає від користувачів довіри до крос-чейн мостів, ставлячи це в основі перешкод для отримання користувачів і ліквідності для L2. Крім того, Біткойн не має рідної віртуальної машини або програмованості, що унеможливлює зв'язок між L2 та L1 без додаткових припущень довіри.

Проекти, такі як RGB, RGB++ та Arch Network, намагаються посилити програмованість Біткойна, виходячи з його рідних властивостей, пропонуючи смартконтракти та складні торгові можливості різними способами:

1. RGB є рішенням смартконтрактів, яке перевіряється через клієнт на стороні, що записує зміни стану контракту в UTXO Біткойну. Хоча має певні переваги в конфіденційності, використання є складним і відсутня комбінованість контрактів, розвиток відбувається досить повільно.

2. RGB++ на основі ідеї RGB пропонує новий розширений шлях, який все ще базується на прив'язці UTXO, але сам ланцюг виступає як клієнт-верифікатор з консенсусом, надаючи рішення для крос-ланцюгового переміщення метаданих активів, підтримуючи передачу будь-якої структури UTXO.

3. Arch Network надає рідне рішення для смартконтрактів для Біткойн, створивши ZK віртуальну машину та мережу валідаторів, шляхом агрегації транзакцій, що забезпечує зміни стану та записи активів у транзакціях Біткойн.

RGB використовує перевірку поза ланцюгом, переміщаючи верифікацію передачі токенів з рівня консенсусу Біткойн на поза ланцюг, виконуючи верифікацію за допомогою клієнтів, пов'язаних з конкретними транзакціями. Цей підхід зменшує потребу в широкомовленні в мережі, підвищуючи конфіденційність і ефективність. Проте цей підвищений рівень конфіденційності є двосічним мечем. Хоча він підвищує захист конфіденційності, це призводить до непрозорості для третіх сторін, ускладнюючи процес виконання і розробку, що погіршує досвід користувачів.

RGB впровадив концепцію одноразових пломб. Кожен UTXO може бути витрачений лише один раз, що еквівалентно блокуванню під час створення та розблокуванню під час витрачання. Статус смартконтракту упакований через UTXO і керується пломбами, що забезпечує ефективний механізм управління статусом.

RGB++ використовує Тюрінг-повну UTXO-ланцюг для обробки позамежних даних та смартконтрактів, що додатково підвищує програмованість Біткойна та забезпечує безпеку через ізоморфне зв'язування BTC.

RGB++ використовує Тюринг-повну UTXO-ланцюг як тіньовий ланцюг, здатний виконувати складні смартконтракти та пов'язаний з Біткойн UTXO, що підвищує програмність та гнучкість системи. Ізоморфне зв'язування Біткойн UTXO та тіньового ланцюга UTXO забезпечує узгодженість стану та активів між двома ланцюгами, гарантуючи безпеку транзакцій.

RGB++ розширення підтримує всі Тюрінг-повні UTXO-ланцюги, покращуючи міжланцюгову взаємодію та ліквідність активів. Завдяки гомоморфному зв'язуванню UTXO реалізується безмостова міжланцюгова взаємодія, що дозволяє уникнути проблеми "фальшивих монет", забезпечуючи справжність та узгодженість активів.

Завдяки шадоу-лінку для верифікації в ланцюзі, RGB++ спростив процес верифікації клієнта. Користувачам потрібно лише перевірити відповідні транзакції на шадоу-лінку, щоб підтвердити правильність розрахунку стану. Такий спосіб верифікації в ланцюзі не лише спростив процес верифікації, але й оптимізував користувацький досвід.

Arch Network складається з Arch zkVM та мережі валідаційних вузлів, що використовує нульові докази та децентралізовану валідаційну мережу для забезпечення безпеки та конфіденційності смартконтрактів, є більш зручним у використанні, ніж RGB, і не вимагає прив'язки до інший UTXO-ланцюг, як RGB++.

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

Asset UTXOs використовуються для представлення Біткойн або інших токенів, які можна управляти через делегування. Arch верифікаційна мережа перевіряє вміст ZKVM через випадково обрані вузли-лідери, використовуючи схему підпису FROST для агрегації підписів вузлів, а в кінці трансакція транслюється в мережу Біткойн.

Arch zkVM забезпечує Біткойн турінгом повну віртуальну машину, яка може виконувати складні смартконтракти. Після виконання кожного контракту генерується нульове знання, що використовується для перевірки правильності контракту та зміни стану.

Arch використовує модель UTXO Біткойн, стан і активи упаковуються в UTXO, шляхом концепції одноразового використання відбувається перехід стану. Дані стану смартконтрактів записуються як state UTXOs, а активи оригінальних даних записуються як Asset UTXOs. Arch забезпечує, щоб кожен UTXO міг бути витрачений лише один раз, забезпечуючи безпечне управління станами.

Arch хоча і не інноваційна структура блокчейну, але потребує валідації мережі вузлів. Протягом кожного Arch Epoch система випадковим чином обирає вузол-лідер на основі прав власності, відповідального за поширення інформації. Усі нульові знання підтверджуються децентралізованою мережею валідаційних вузлів, що забезпечує безпеку системи та її стійкість до цензури, а також генерує підпис для вузла-лідера. Після отримання необхідної кількості підписів вузлів, транзакція може бути транслювана в мережі Біткойн.

У дизайні програмованості Біткойна RGB, RGB++ та Arch Network мають свої особливості, але всі вони продовжують ідею прив'язки UTXO. Одноразова використання UTXO більш підходить для запису стану в смартконтрактах.

Проте ці рішення також мають очевидні недоліки, такі як поганий користувацький досвід, затримка підтвердження, що відповідає Біткойну, та низька продуктивність. Вони розширюють функціональність, але не підвищують продуктивність, що особливо помітно в Arch та RGB. RGB++ покращує користувацький досвід завдяки впровадженню високопродуктивного UTXO-ланцюга, але також вводить додаткові припущення щодо безпеки.

Зі збільшенням кількості розробників, які приєднуються до спільноти Біткойн, ми побачимо більше рішень для масштабування, таких як пропозиція щодо оновлення op-cat, яка активно обговорюється. Рішення, що відповідають природним властивостям Біткойн, заслуговують на особливу увагу. Метод прив'язки UTXO є найбільш ефективним способом розширення його програмного забезпечення без оновлення мережі Біткойн. Якщо вдасться вирішити проблеми з користувацьким досвідом, це стане значним кроком уперед для смартконтрактів Біткойн.