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UTXO 綁定:詳解 BTC 智能合約方案 RGB、RGB++ 和 Arch Network

  • 2024年8月15日 11:30

作者:TrustlessLabs;原文鏈接:https://www.chaincatcher.com/article/2137941

Bitcoin是目前流動性最好且最安全的Blockchain。在銘文爆發后,BTC生態吸引了大量開發者涌入,他們很快關注到了BTC的可編程性問題與擴容問題。通過引入不同的思路,如ZK、DA、側鏈、rollup、restaking等方案,BTC生態的繁榮正迎來全新高點,儼然已經成為本輪牛市的主線劇情。

然而,在這些設計中,許多都延續了ETH等智能合約的擴容經驗,且必須依賴一個中心化的跨鏈橋,這是系統的薄弱點。少有方案是基于BTC本身的特點設計的,這與BTC本身的開發者體驗并不友好有關。由于一些原因使得它沒法像Ethereum一樣運行智能合約:

Bitcoin的腳本語言為了安全性而限制了圖靈完備性,這使得沒法像Ethereum一樣執行智能合約。

同時BitcoinBlockchain的存儲是針對簡單的交易而設計,沒有對復雜的智能合約進行優化。

最重要的是Bitcoin沒有虛擬機來運行智能合約。

2017年隔離見證(SegWit)的引入增加了Bitcoin的區塊大小限制;2021年的Taproot升級使得批量簽名驗證成為可能,從而更輕松、更快速地處理交易(解鎖原子交換、多重簽名錢包和有條件付款)。這都使得Bitcoin上的可編程性成為可能。

2022年,開發者CaseyRodarmor提出了他的“OrdinalTheory”,概述了聰的編號方案,可以將圖像等任意數據放入Bitcoin交易中,為直接在Bitcoin鏈上嵌入狀態信息和元數據開辟了新的可能性,這對于需要可訪問和可驗證狀態數據的智能合約等應用程序來說,開辟了一條新的思路。

目前,大多數擴展Bitcoin編程性的項目依賴于Bitcoin的二層網絡(L2),這使得用戶必須信任跨鏈橋,成為L2獲取用戶和流動性的一大挑戰。此外,Bitcoin目前缺乏原生的虛擬機或可編程性,無法在無需額外信任假設的情況下實現L2與L1的通信。

RGB、RGB++和ArchNetwork都嘗試從BTC原生屬性出發,增強Bitcoin的可編程性,通過不同的方法提供智能合約和復雜交易的能力:

RGB是一種通過鏈下客戶端驗證的智能合約方案,智能合約的狀態變化被記錄在Bitcoin的UTXO中。雖然具有一定的隱私優勢,但使用起來繁瑣,且缺乏合約的可組合性,目前發展非常緩慢。

RGB++是在RGB思路下的另一條擴展路線,依然基于UTXO綁定,但通過將鏈本身作為一個具備共識的客戶端驗證者,這提供了一種元數據資產跨鏈的解決方案,并允許其支持任意UTXO結構鏈的轉移。

ArchNetwork為BTC提供了一個原生的智能合約方案,創建了一個ZK虛擬機和對應的驗證者Node網絡,通過聚合交易將狀態變化與資產階段記錄在BTC交易中。

RGB

RGB是BTC社區早期的智能合約擴展思路,其通過UTXO封裝的方式記錄狀態數據,為后續BTC原生擴容提供了重要思路。

除此之外,RGB++還可以擴展到所有圖靈完備的UTXO鏈,不再局限于CKB,從而提升了跨鏈互操作性和資產流動性。這種多鏈支持允許RGB++與任何圖靈完備的UTXO鏈結合,增強了系統的靈活性。同時,RGB++通過UTXO同構綁定實現無橋跨鏈,與傳統的跨鏈橋不同,這種方式避免了“假幣”問題,確保了資產的真實性和一致性。

通過影子鏈進行鏈上驗證,RGB++簡化了客戶端驗證過程。用戶只需檢查影子鏈上的相關交易,即可驗證RGB++的狀態計算是否正確。這種鏈上驗證方式不僅簡化了驗證過程,還優化了用戶體驗。由于使用圖靈完備的影子鏈,RGB++避免了RGB復雜的UTXO管理,提供了更加簡化和用戶友好的體驗。

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Arch也使用了Bitcoin的UTXO模型,狀態和資產被封裝在UTXO中,通過單次使用的概念進行狀態轉換。智能合約的狀態數據被記錄為stateUTXO,而原數據資產被記錄為AssetUTXO。Arch確保每個UTXO只能被花費一次,從而提供安全的狀態管理。

Arch雖然沒有創新Blockchain結構,但也需要一個驗證Node網絡。在每個ArchEpoch期間,系統會根據權益隨機選擇一個LeaderNode,LeaderNode負責將收到的信息傳播到網絡內的所有其他驗證者Node。所有zk-proofs都由Decentralization的驗證Node網絡進行驗證,確保系統的安全性和抗審查性,并生成簽名給LeaderNode。一旦交易由所需數量的Node簽署,就可以在Bitcoin網絡上進行廣播。

結論

在BTC可編程性設計方面,RGB、RGB++和ArchNetwork各有特色,但都延續了綁定UTXO的思路,UTXO的僅一次使用的鑒權屬性更適合智能合約用于記錄狀態。

但其劣勢也非常明顯,即糟糕的用戶體驗,與BTC一致的確認延遲與低性能,即只擴展了功能,但沒有提升性能,這在Arch與RGB中較為明顯;而RGB++的設計雖然通過引入更高性能的UTXO鏈提供了更好的用戶體驗,但也提出了額外的安全性假設。

隨著更多開發者加入BTC社區,我們會見到更多的擴容方案,如op_cat的升級提案也在積極討論中。切合BTC原生屬性的方案是需要重點關注的,UTXO綁定方法是不升級BTC網絡的前提下,擴展BTC編程方式的最有效方法,只要能解決好用戶體驗問題,將是BTC智能合約的巨大進步。

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