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。