ビットコインスマートコントラクトの新しい探求：RGB、RGB++とArch Network

ビットコインはブロックチェーン分野で流動性が最も高く、最も安全なネットワークとして、铭文熱潮の後に多くの開発者を引き付けました。これらの開発者はすぐにビットコインのプログラム可能性とスケーラビリティの問題に気づき、ゼロ知識証明、データの可用性、サイドチェーン、ロールアップ、再担保など、さまざまな解決策を探求し始めました。これらの革新により、ビットコインエコシステムはますます繁栄し、現在のブルマーケットの主要な焦点となっています。

しかし、多くのソリューションはイーサリアムなどのスマートコントラクトプラットフォームのスケーリング経験を引き継ぎ、しばしば中央集権的なクロスチェーンブリッジに依存しており、これがシステムの潜在的な弱点となっています。少数のソリューションはビットコイン自体の特性に基づいて設計されており、これはビットコインの開発環境の複雑性に関連しています。ビットコインはイーサリアムのようにスマートコントラクトを実行することが難しく、その主な理由には以下が含まれます：

1. ビットコインのスクリプト言語は安全性を確保するためにチューリング完全性を制限しています。
2. ビットコインブロックチェーンストレージはシンプルな取引向けに設計されており、複雑なスマートコントラクトには最適化されていません。
3. ビットコインはスマートコントラクトを実行する仮想マシンが不足している。

近年、ビットコインネットワークは重要なアップグレードを経験しました。2017年の隔離証明（SegWit）はブロックサイズの制限を拡大しました；2021年のTaprootアップグレードはバッチ署名検証を実現し、原子交換、多重署名ウォレット、条件付き支払いなどの操作を簡素化しました。これらの進展はビットコインのプログラマビリティに新たな道を開きました。

2022年、開発者Casey Rodarmorは「Ordinal Theory」を提案し、ビットコイン取引に画像などの任意のデータを埋め込むためのビットの番号付けの仕組みを説明しました。これにより、ビットコインチェーン上に状態情報やメタデータを直接埋め込む新たな可能性が生まれ、状態データへのアクセスと検証を必要とするスマートコントラクトアプリケーションに新しい視点を提供しました。

現在、多くのビットコインのプログラミング能力を拡張するプロジェクトは、ユーザーがクロスチェーンブリッジを信頼することを要求する二層ネットワーク（L2）に依存しており、これがL2がユーザーと流動性を獲得する上での主要な障害となっています。さらに、ビットコインはネイティブの仮想マシンやプログラム可能性が欠如しており、追加の信頼仮定を増やすことなくL2とL1との通信を実現することができません。

RGB、RGB++とArch Networkは、ビットコインのネイティブ属性から出発して、そのプログラム可能性を強化し、異なる方法でスマートコントラクトと複雑な取引能力を提供しようとしています：

1. RGBは、オフチェーンクライアントによって検証されるスマートコントラクトソリューションであり、契約の状態変化をビットコインのUTXOに記録します。一定のプライバシーの利点はありますが、使用が複雑で、契約のコンポーザビリティが欠けており、発展が遅いです。

2. RGB++はRGBの考え方を基にしたもう一つの拡張ルートで、依然としてUTXOに基づいていますが、チェーン自体を合意を持つクライアントの検証者として扱い、メタデータ資産のクロスチェーンソリューションを提供し、任意のUTXO構造のチェーンの資産移転をサポートします。

3. Arch Networkはビットコインにネイティブスマートコントラクトソリューションを提供し、ZK仮想マシンとバリデータノードネットワークを作成し、取引を集約することで状態変化と資産記録をビットコイン取引に記録します。

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RGBの

RGBはビットコインコミュニティの初期のスマートコントラクト拡張のアイデアであり、UTXOを通じて状態データをカプセル化して記録し、後続のビットコインネイティブのスケーリングの重要な基盤を築きました。

RGBはオフチェーン検証方式を採用し、トークン転送の検証をビットコインのコンセンサス層からオフチェーンに移し、特定のトランザクション関連クライアントによって検証されます。これにより、全ネットワークのブロードキャストの必要性が減少し、プライバシーと効率が向上しました。しかし、このプライバシー強化の方法は両刃の剣でもあります。特定のトランザクション関連ノードのみが検証に参加することでプライバシーは強化されますが、第三者には見えなくなり、実際の操作が複雑になり、開発が難しくなり、ユーザーエクスペリエンスが悪化します。

RGBは一度限りのシールの概念を導入しました。各UTXOは一度だけ使用可能で、作成時にロックされ、使用時に解除されます。スマートコントラクトの状態はUTXOでカプセル化され、シールによって管理され、有効な状態管理メカニズムを提供します。

RGB++ の

RGB++はRGBの考え方に基づいた別の拡張ルートであり、依然としてUTXOに基づいています。

RGB++は、チューリング完全なUTXOチェーン（CKBなど）を利用してオフチェーンデータとスマートコントラクトを処理し、ビットコインのプログラマビリティをさらに向上させ、同型バインディングBTCを通じて安全性を保証します。

RGB++はチューリング完全なUTXOチェーンを採用しています。CKBのようなチューリング完全なUTXOチェーンを影のチェーンとして使用することで、RGB++はオフチェーンデータとスマートコントラクトを処理できます。このチェーンは複雑なスマートコントラクトを実行できるだけでなく、ビットコインUTXOにバインドすることで、システムのプログラミング性と柔軟性を高めます。ビットコインUTXOと影のチェーンUTXOは同型バインドされ、両チェーン間の状態と資産の一貫性を確保し、取引の安全性を保証します。

RGB++は、CKBに限定されることなく、すべてのチューリング完全なUTXOチェーンに拡張され、クロスチェーン相互運用性と資産流動性を向上させました。このマルチチェーンサポートにより、RGB++は任意のチューリング完全UTXOチェーンと組み合わせることができ、システムの柔軟性を強化します。同時に、RGB++はUTXO同型バインディングを通じてブリッジなしのクロスチェーンを実現し、「偽コイン」問題を回避し、資産の真実性と一貫性を確保します。

影のチェーンを通じてオンチェーン検証を行うことで、RGB++はクライアント検証プロセスを簡素化しました。ユーザーは影のチェーン上の関連取引を確認するだけで、RGB++の状態計算の正確性を検証できます。このオンチェーン検証方式は、検証プロセスを簡素化するだけでなく、ユーザーエクスペリエンスを最適化します。チューリング完全な影のチェーンを使用することで、RGB++はRGBの複雑なUTXO管理を回避し、より簡素でユーザーフレンドリーな体験を提供します。

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アーチネットワーク

Arch Networkは主にArch zkVMとArch検証ノードネットワークで構成されており、ゼロ知識証明と分散型検証ネットワークを利用してスマートコントラクトの安全性とプライバシーを確保しています。RGBよりも使いやすく、RGB++のように別のUTXOチェーンにバインドする必要はありません。

Arch zkVMはRISC Zero ZKVMを使用してスマートコントラクトを実行し、ゼロ知識証明を生成します。これは分散型検証ノードネットワークによって検証されます。このシステムはUTXOモデルに基づいており、スマートコントラクトの状態をState UTXOsに封装することで、セキュリティと効率を向上させます。

アセットUTXOはビットコインや他のトークンを表すために使用され、委任方式で管理されます。Arch検証ネットワークはランダムに選ばれたリーダーノードによってZKVM内容を検証し、FROST署名スキームを使用してノードの署名を集約し、最終的に取引をビットコインネットワークにブロードキャストします。

Arch zkVMはビットコインに対してチューリング完全な仮想マシンを提供し、複雑なスマートコントラクトを実行できます。契約実行後、Arch zkVMはゼロ知識証明を生成し、契約の正当性と状態の変化を検証します。

ArchはビットコインのUTXOモデルを使用しており、状態と資産はUTXOにカプセル化され、単一使用の概念によって状態が変換されます。スマートコントラクトの状態データはstate UTXOsとして記録され、元データ資産はAsset UTXOsとして記録されます。Archは各UTXOが一度だけ使用されることを保証し、安全な状態管理を提供します。

Archは新しいブロックチェーン構造を革新していないが、検証ノードネットワークを必要とする。各Arch Epochの期間中、システムは権利に基づいてランダムにリーダーノードを選択し、受信した情報をネットワーク内のすべての他の検証者ノードに伝播する役割を担う。すべてのゼロ知識証明は分散型検証ノードネットワークによって検証され、システムの安全性と検閲耐性を確保し、リーダーノードに署名を生成する。取引が必要な数のノードによって署名されると、ビットコインネットワークにブロードキャストされる。

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まとめ

RGB、RGB++、およびArch Networkはビットコインのプログラマビリティ設計においてそれぞれの特徴を持ち、UTXOのバインディングの考えを引き継いでいます。UTXOの一回限りの使用における認証属性は、スマートコントラクトの状態記録により適しています。

しかし、これらのソリューションには明らかな欠点もあります。たとえば、ユーザーエクスペリエンスが不十分であり、ビットコインと同様の確認遅延や低性能があります。これらは主に機能を拡張しましたが、性能を向上させることはありませんでした。これはArchやRGBに特に顕著です。RGB++の設計は、高性能なUTXOチェーンを導入することでより良いユーザーエクスペリエンスを提供していますが、追加の安全性の仮定ももたらします。

ビットコインコミュニティにより多くの開発者が参加するにつれて、op-catアップグレード提案などの拡張ソリューションがさらに議論されるでしょう。ビットコインのネイティブ特性に合ったソリューションは特に注目に値します。UTXOバインディング方式は、ビットコインネットワークをアップグレードせずにそのプログラミング方式を拡張する最も効果的な方法です。ユーザーエクスペリエンスの問題を解決できれば、ビットコインスマートコントラクトにとって大きな進歩となるでしょう。