比特幣生態的可編程性探索

比特幣作爲當前流動性最佳且安全性最高的區塊鏈，正吸引大量開發者關注其可編程性和擴容問題。通過引入ZK、DA、側鏈、rollup、restaking等多種方案，比特幣生態正迎來新的繁榮高峯，成爲本輪牛市的主要焦點。

然而，許多設計方案延續了以太坊等智能合約平台的擴容經驗，且大多依賴中心化跨鏈橋，這成爲系統的潛在弱點。少有方案基於比特幣本身特點設計，這與比特幣的開發難度有關。比特幣因幾個原因無法像以太坊那樣直接運行智能合約：

1. 比特幣腳本語言爲安全考慮限制了圖靈完備性，無法執行復雜智能合約。
2. 比特幣區塊鏈存儲針對簡單交易設計，未對復雜智能合約優化。
3. 比特幣缺乏運行智能合約的虛擬機。

2017年的隔離見證(SegWit)升級增加了區塊大小限制；2021年的Taproot升級實現了批量籤名驗證，提高了交易處理效率。這些升級爲比特幣的可編程性創造了條件。

2022年，開發者Casey Rodarmor提出"Ordinal Theory"，概述了聰的編號方案，使得在比特幣交易中嵌入任意數據成爲可能，爲智能合約等應用提供了新思路。

當前，大多數擴展比特幣編程性的項目依賴二層網路(L2)，這要求用戶信任跨鏈橋，成爲L2獲取用戶和流動性的障礙。此外，比特幣缺乏原生虛擬機或可編程性，無法在無額外信任假設下實現L2與L1的通信。

RGB、RGB++和Arch Network嘗試從比特幣原生屬性出發，通過不同方法增強其可編程性：

1. RGB通過鏈下客戶端驗證實現智能合約，將狀態變化記錄在比特幣UTXO中。雖有隱私優勢，但使用繁瑣且缺乏合約可組合性，發展緩慢。

2. RGB++在RGB基礎上，利用圖靈完備UTXO鏈處理鏈下數據和智能合約，通過同構綁定BTC保證安全性。

3. Arch Network爲比特幣提供原生智能合約方案，創建ZK虛擬機和驗證者節點網路，通過聚合交易將狀態變化記錄在比特幣交易中。

RGB

RGB是比特幣社區早期智能合約擴展思路，通過UTXO封裝記錄狀態數據，爲後續原生擴容提供重要思路。

RGB採用鏈下驗證，將代幣轉移驗證從共識層移至鏈下，由特定交易相關客戶端驗證。這減少全網廣播需求，增強隱私和效率，但也導致第三方不可見，操作復雜且開發難度大。

RGB引入單次使用密封條概念，每個UTXO只能被花費一次，創建時上鎖，花費時解鎖。智能合約狀態通過UTXO封裝並由密封條管理，提供有效狀態管理機制。

RGB++

RGB++在RGB思路基礎上，基於UTXO綁定發展。它利用圖靈完備UTXO鏈處理鏈下數據和智能合約，提升比特幣可編程性，並通過同構綁定BTC保證安全性。

RGB++使用圖靈完備UTXO鏈作影子鏈，處理鏈下數據和智能合約。這種鏈可執行復雜智能合約，並與比特幣UTXO綁定，增加系統編程性和靈活性。比特幣UTXO與影子鏈UTXO同構綁定，確保兩鏈間狀態和資產一致性，保證交易安全。

RGB++擴展支持所有圖靈完備UTXO鏈，提升跨鏈互操作性和資產流動性。通過UTXO同構綁定實現無橋跨鏈，避免"假幣"問題，確保資產真實性和一致性。

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相關交易，即可驗證RGB++狀態計算正確性。這種方式簡化驗證過程，優化用戶體驗，避免了RGB復雜的UTXO管理。

Arch Network

Arch Network主要由Arch zkVM和驗證節點網路組成，利用零知識證明和去中心化驗證網路確保智能合約安全和隱私，比RGB更易用，且無需像RGB++綁定另一條UTXO鏈。

Arch zkVM使用RISC Zero ZKVM執行智能合約並生成零知識證明，由去中心化驗證節點網路驗證。系統基於UTXO模型運行，將智能合約狀態封裝在State UTXOs中，提高安全性和效率。

Asset UTXOs代表比特幣或其他代幣，可通過委托管理。驗證網路隨機選出leader節點驗證ZKVM內容，使用FROST籤名方案聚合節點籤名，最終將交易廣播到比特幣網路。

Arch zkVM爲比特幣提供圖靈完備虛擬機，執行復雜智能合約。每次合約執行後生成零知識證明，用於驗證合約正確性和狀態變化。

Arch使用比特幣UTXO模型，狀態和資產封裝在UTXO中，通過單次使用概念進行狀態轉換。智能合約狀態數據記錄爲state UTXOs，原數據資產記錄爲Asset UTXOs。Arch確保每個UTXO只能被花費一次，提供安全狀態管理。

Arch需要驗證節點網路。每個Epoch期間，系統根據權益隨機選擇Leader節點，負責信息傳播。所有證明由去中心化驗證節點網路驗證，確保系統安全性和抗審查性，並生成籤名給Leader節點。交易獲得所需節點簽署後，可在比特幣網路廣播。

結論

RGB、RGB++和Arch Network在比特幣可編程性設計上各具特色，都延續了綁定UTXO思路。UTXO的一次性使用鑑權屬性更適合智能合約記錄狀態。

然而，這些方案也面臨用戶體驗差、確認延遲長、性能低等問題。Arch和RGB主要擴展功能而未提升性能；RGB++通過引入高性能UTXO鏈改善用戶體驗，但增加了額外安全假設。

隨着更多開發者加入比特幣社區，我們將看到更多擴容方案，如op-cat升級提案正在積極討論。切合比特幣原生屬性的方案值得重點關注，UTXO綁定方法是不升級網路前提下擴展編程的有效方式。若能解決用戶體驗問題，將成爲比特幣智能合約的重大進步。