本文介紹了三種比特幣智能合約解決方案：#RGB, RGB++ 和 Arch Network@ArchNtwrk.

背景

比特幣目前是最具流動性和安全性的區塊鏈。在區塊鏈發展起來後，比特幣生態系統吸引了許多開發者，他們迅速將注意力轉向了比特幣的可編程性和可擴展性問題。通過引入各種方法，如ZK、DA、側鏈、Rollups和再抵押，比特幣生態系統的繁榮正在達到新的高度，成為當前牛市的重要敘事。

然而，許多這些設計都遵循了ETH和其他區塊鏈的智能合約擴展經驗，依賴中心化跨鏈橋樑，這是系統中的弱點。由於BTC的開發體驗較差，很少有解決方案是基於BTC本身的特點設計的。Bitcoin無法像Ethereum一樣運行智能合約，原因有幾個：

• 比特幣的腳本語言在安全性上受到限制，因此無法像以太坊一樣執行智能合約。

• 比特幣區塊鏈上的存儲是為簡單交易設計的，並未針對複雜的智能合約進行優化。

• 最重要的是，比特幣缺乏運行智能合約的虛擬機。

SegWit於2017年的引入增加了比特幣的區塊大小限制；2021年的Taproot升級啟用了批量簽名驗證，從而實現了更簡便和更快速的交易處理（解鎖原子交換、多重簽名錢包和條件付款）。這些變化使得比特幣上的可程式化成為可能。

2022年，開發者凱西·羅達莫（Casey Rodarmor）提出了他的“序數理論”，該理論概述了用於薩托币的編號方案，使得像圖像這樣的任意數據可以嵌入比特幣交易中。這為嵌入狀態信息和元數據到比特幣區塊鏈上直接提供了新的可能性，為需要可訪問並可驗證狀態數據的智能合約等應用提供了新的方法。

目前，大多數旨在擴展比特幣可程式化的項目依賴於比特幣的第2層（L2）網絡，這迫使用戶信任跨鏈橋樑，這對於L2獲得用戶和流動性構成了重大挑戰。此外，比特幣目前缺乏原生虛擬機器或可程式性，使得在不增加額外信任假設的情況下實現L2和L1之間的通信變得困難。

Arch Network、RGB 和 RGB++ 都試圖通過利用 BTC 的本地屬性來增強比特幣的可編程性，通過不同的方法提供智能合約和複雜交易功能。

• RGB 是一個智能合約解決方案，依賴於鏈下客戶端驗證，智能合約狀態更改記錄在比特幣的未花費的交易輸出(UTXO)中。雖然它提供了一些隱私優勢，但使用起來很麻煩，缺乏合約可組合性，導致開發非常緩慢。

• RGB++ 是 Nervos 的 RGB 方法的延伸，仍基於 UTXO 綁定，但使用鏈本身作為基於共識的客戶端驗證器。它為跨鏈元數據資產提供了解決方案，並支持任何 UTXO 結構鏈的轉帳。

• Arch Network通過創建ZK虛擬機和相應的驗證節點網路，為BTC提供原生智慧合約解決方案。它聚合蓋茨交易以記錄BTC交易中的狀態變化和資產階段。

Arch Network

Arch Network主要由Arch zkVM和Arch驗證器節點網絡組成。它利用零知識證明（zk-proof）和分散式驗證網絡來確保智能合約的安全性和隱私。它比RGB更加用戶友好，不需要像RGB++那樣綁定另一個UTXO鏈。

ARCH zkVM執行智能合約並使用RISC Zero ZKVM生成零知識證明，這些證明由去中心化的驗證節點網絡驗證。該系統基於未花費的交易輸出(UTXO)模型運作，將智能合約狀態封裝在State UTXO中，以增強安全性和效率。

資產UTXO代表比特幣或其他代幣，可以通過委託進行管理。Arch驗證器網絡通過隨機選擇的領導節點驗證ZKVM內容，並使用FROST簽名方案聚合節點簽名，最終將交易廣播到比特幣網絡。

Arch zkVM為比特幣提供了一個具有圖靈完備能力的虛擬機，能夠執行複雜的智能合約。在每次智能合約執行之後，Arch zkVM生成零知識證明來驗證合約的正確性和狀態變化。

Arch還利用了比特幣的UTXO模型，狀態和資產封裝在UTXO中，使用單次使用的概念進行狀態轉換。智能合約狀態數據記錄為狀態UTXO，而原始資產數據記錄為資產UTXO。Arch確保每個UTXO只能被花費一次，提供安全的狀態管理。

雖然ARCH沒有創新的區塊鏈結構，但它需要一個驗證節點網絡。在每個ARCH紀元期間，系統根據抵押隨機選擇一個Leader節點，負責將接收到的信息傳播到網絡中的所有其他驗證節點。所有zk-proof都由分散式驗證節點網絡進行驗證，以確保系統安全性和抗審查性，並向Leader節點提供簽名。一旦交易被足夠數量的節點簽署，就可以發佈到比特幣網絡。

RGB

RGB 是比特幣社區的一種早期智能合約擴展方法。它通過 UTXO 封裝記錄狀態數據，為後續比特幣本地可擴展性提供了重要概念。

RGB使用了一種離鏈驗證方法，將代幣轉移的驗證從比特幣的共識層轉移到與特定交易相關的離鏈客戶端上。這種方法減少了對整個網絡的廣播需求，提高了隱私和效率。然而，這種隱私增強也是一把雙刃劍。通過僅涉及與特定交易相關的節點參與驗證過程，可以提高隱私保護，但同時也使該過程對第三方不透明，使操作和開發變得複雜，並導致用戶體驗不佳。

此外，RGB引入了單次使用的密封標籤的概念。每個UTXO只能被花費一次，在創建時有效地鎖定UTXO，在花費時解鎖。智能合約狀態封裝在UTXO中，並通過密封標籤進行管理，提供了一個有效的狀態管理機制。

RGB++

RGB++是Nervos基於UTXO綁定的RGB概念的另一個擴展。

RGB++利用圖靈完備的UTXO鏈（如CKB或其他鏈）來處理鏈下數據和智能合約，進一步增強了比特幣的可程式設計性，並通過與BTC的同構綁定來確保安全性。

RGB++ 使用一個圖靈完備的未花費的交易輸出 (UTXO) 鏈。通過使用像 CKB 這樣的圖靈完備的 UTXO 鏈作為影子鏈，RGB++ 可以處理離線數據和智能合約。此鏈不僅執行複雜的智能合約，還與比特幣的 UTXO 綁定，增加了系統的可編程性和靈活性。此外，比特幣的 UTXO 與影子鏈的 UTXO 的同構綁定確保了兩個鏈之間狀態和資產的一致性，從而確保了交易的安全性。

此外，RGB ++ 不僅僅限於所有圖靈完備的UTXO鏈，而是擴展到CKB之外，從而增強跨鏈互操作性和資產流動性。這種多鏈支持使RGB ++ 能夠與任何圖靈完備的UTXO鏈集成，提高系統靈活性。RGB ++ 還通過UTXO同構綁定實現了無需橋接的跨鏈功能，避免了傳統跨鏈橋接所帶來的“假代幣”問題，從而確保資產的真實性和一致性。

通過在影子鏈上進行鏈上驗證，RGB++ 簡化了客戶端驗證過程。用戶只需要檢查影子鏈上的相關交易來驗證 RGB++ 狀態計算的正確性。這種鏈上驗證不僅簡化了驗證過程，還優化了用戶體驗。通過使用圖靈完備的影子鏈，RGB++ 避免了 RGB 的複雜 UTXO 管理，提供了更簡便和用戶友好的體驗。

結論

就BTC的可程式設計設計而言，RGB、RGB++和Arch Network各自具有自己的特點，但都繼續使用UTXO綁定方法。UTXO的一次性驗證屬性非常適合在智能合約中記錄狀態。

然而，它们的缺点也很明显：用户体验差、确认延迟和性能低，与BTC一致。这在Arch和RGB中尤为明显。虽然RGB++通过引入更高性能的UTXO链提供了更好的用户体验，但它也引入了额外的安全假设。

隨著越來越多的開發人員加入BTC社區，我們將看到更多的擴容解決方案，例如正在積極討論的op-cat升級提案。與BTC原生屬性一致的解決方案值得關注。UTXO綁定方法仍然是在不升級BTC網路的情況下擴展BTC可程式設計性的最有效方法。如果用戶體驗問題能夠得到解決，這將是BTC智慧合約的重大進步。

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