比特币生态的可编程性探索

比特币作为当前流动性最佳且安全性最高的区块链，正吸引大量开发者关注其可编程性和扩容问题。通过引入ZK、DA、侧链、rollup、restaking等多种方案，比特币生态正迎来新的繁荣高峰，成为本轮牛市的主要焦点。

然而，许多设计方案延续了以太坊等智能合约平台的扩容经验，且大多依赖中心化跨链桥，这成为系统的潜在弱点。少有方案基于比特币本身特点设计，这与比特币的开发难度有关。比特币因几个原因无法像以太坊那样直接运行智能合约：

1. 比特币脚本语言为安全考虑限制了图灵完备性，无法执行复杂智能合约。
2. 比特币区块链存储针对简单交易设计，未对复杂智能合约优化。
3. 比特币缺乏运行智能合约的虚拟机。

2017年的隔离见证(SegWit)升级增加了区块大小限制；2021年的Taproot升级实现了批量签名验证，提高了交易处理效率。这些升级为比特币的可编程性创造了条件。

2022年，开发者Casey Rodarmor提出"Ordinal Theory"，概述了聪的编号方案，使得在比特币交易中嵌入任意数据成为可能，为智能合约等应用提供了新思路。

当前，大多数扩展比特币编程性的项目依赖二层网络(L2)，这要求用户信任跨链桥，成为L2获取用户和流动性的障碍。此外，比特币缺乏原生虚拟机或可编程性，无法在无额外信任假设下实现L2与L1的通信。

RGB、RGB++和Arch Network尝试从比特币原生属性出发，通过不同方法增强其可编程性：

1. RGB通过链下客户端验证实现智能合约，将状态变化记录在比特币UTXO中。虽有隐私优势，但使用繁琐且缺乏合约可组合性，发展缓慢。

2. RGB++在RGB基础上，利用图灵完备UTXO链处理链下数据和智能合约，通过同构绑定BTC保证安全性。

3. Arch Network为比特币提供原生智能合约方案，创建ZK虚拟机和验证者节点网络，通过聚合交易将状态变化记录在比特币交易中。

RGB

RGB是比特币社区早期智能合约扩展思路，通过UTXO封装记录状态数据，为后续原生扩容提供重要思路。

RGB采用链下验证，将代币转移验证从共识层移至链下，由特定交易相关客户端验证。这减少全网广播需求，增强隐私和效率，但也导致第三方不可见，操作复杂且开发难度大。

RGB引入单次使用密封条概念，每个UTXO只能被花费一次，创建时上锁，花费时解锁。智能合约状态通过UTXO封装并由密封条管理，提供有效状态管理机制。

RGB++

RGB++在RGB思路基础上，基于UTXO绑定发展。它利用图灵完备UTXO链处理链下数据和智能合约，提升比特币可编程性，并通过同构绑定BTC保证安全性。

RGB++使用图灵完备UTXO链作影子链，处理链下数据和智能合约。这种链可执行复杂智能合约，并与比特币UTXO绑定，增加系统编程性和灵活性。比特币UTXO与影子链UTXO同构绑定，确保两链间状态和资产一致性，保证交易安全。

RGB++扩展支持所有图灵完备UTXO链，提升跨链互操作性和资产流动性。通过UTXO同构绑定实现无桥跨链，避免"假币"问题，确保资产真实性和一致性。

通过影子链进行链上验证，RGB++简化了客户端验证过程。用户只需检查影子链相关交易，即可验证RGB++状态计算正确性。这种方式简化验证过程，优化用户体验，避免了RGB复杂的UTXO管理。

Arch Network

Arch Network主要由Arch zkVM和验证节点网络组成，利用零知识证明和去中心化验证网络确保智能合约安全和隐私，比RGB更易用，且无需像RGB++绑定另一条UTXO链。

Arch zkVM使用RISC Zero ZKVM执行智能合约并生成零知识证明，由去中心化验证节点网络验证。系统基于UTXO模型运行，将智能合约状态封装在State UTXOs中，提高安全性和效率。

Asset UTXOs代表比特币或其他代币，可通过委托管理。验证网络随机选出leader节点验证ZKVM内容，使用FROST签名方案聚合节点签名，最终将交易广播到比特币网络。

Arch zkVM为比特币提供图灵完备虚拟机，执行复杂智能合约。每次合约执行后生成零知识证明，用于验证合约正确性和状态变化。

Arch使用比特币UTXO模型，状态和资产封装在UTXO中，通过单次使用概念进行状态转换。智能合约状态数据记录为state UTXOs，原数据资产记录为Asset UTXOs。Arch确保每个UTXO只能被花费一次，提供安全状态管理。

Arch需要验证节点网络。每个Epoch期间，系统根据权益随机选择Leader节点，负责信息传播。所有证明由去中心化验证节点网络验证，确保系统安全性和抗审查性，并生成签名给Leader节点。交易获得所需节点签署后，可在比特币网络广播。

结论

RGB、RGB++和Arch Network在比特币可编程性设计上各具特色，都延续了绑定UTXO思路。UTXO的一次性使用鉴权属性更适合智能合约记录状态。

然而，这些方案也面临用户体验差、确认延迟长、性能低等问题。Arch和RGB主要扩展功能而未提升性能；RGB++通过引入高性能UTXO链改善用户体验，但增加了额外安全假设。

随着更多开发者加入比特币社区，我们将看到更多扩容方案，如op-cat升级提案正在积极讨论。切合比特币原生属性的方案值得重点关注，UTXO绑定方法是不升级网络前提下扩展编程的有效方式。若能解决用户体验问题，将成为比特币智能合约的重大进步。