Исследования CGV | От цветных монет к смарт-контрактам: комплексный анализ технологической эволюции в экосистеме Биткойн

Продюсер: CGV Research
Автор: Циник

Биткойн, как первая успешная децентрализованная цифровая валюта, находится в центре криптовалютной отрасли с момента ее создания в 2009 году. Выступая в качестве инновационного средства платежа и средства сбережения, Биткойн вызвал широкий глобальный интерес к криптовалюте и технологии блокчейн. Однако по мере того, как экосистема Биткойн продолжает развиваться и расширяться, она сталкивается с различными проблемами, включая скорость транзакций, масштабируемость, безопасность и вопросы регулирования.

В последнее время экосистема скриптов, возглавляемая BRC20, взяла рынок штурмом: количество различных скриптов увеличилось более чем в сто раз. Ончейн-транзакции биткойнов сильно перегружены: средний показатель Gas достигает более 300 сат/ВБ. Одновременно с этим airdrop от Nostr Assets еще больше привлекает внимание рынка и дизайн протоколов. whitepaperПредлагаются такие системы, как BitVM и BitStream, что указывает на растущий потенциал экосистемы Биткойн.

Исследовательская группа CGV посредством всестороннего анализа текущего состояния экосистемы Биткойн, охватывающего технологические достижения, динамику рынка, правовое регулирование и т. д., проводит углубленный анализ технологии Биткойн и изучает рыночные тенденции. Мы стремимся предоставить панорамный взгляд на развитие Биткойна. Статья начинается с пересмотра фундаментальных принципов и истории развития Биткойна, затем углубляется в технологические инновации сети Биткойн, такие как Lightning Network и Segregated Witness, а также делает прогнозы о будущих тенденциях ее развития.

Выпуск активов: начиная с цветных монет

Суть экосистемы Script заключается в предоставлении обычным людям права выпускать активы с низкими барьерами, сопровождающимися простотой, справедливостью и удобством. Появление скриптового протокола в Биткойне произошло в 2023 году, но уже в 2012 году существовала концепция использования Биткойна для выпуска активов, известных как цветные монеты.

Цветные монеты: ранние попытки

Цветные монеты — это набор технологий, использующих систему Биткойн для регистрации создания, владения и передачи активов, отличных от Биткойна. Эту технологию можно использовать для отслеживания цифровых активов и материальных активов, принадлежащих третьим лицам, что упрощает транзакции владения посредством цветных монет. Термин «цветной» относится к добавлению конкретной информации в биткойн-UTXO, отличающей их от других биткойн-UTXO, тем самым создавая неоднородность среди однородных биткойнов. Благодаря технологии «Цветные монеты» выпущенные активы обладают многими характеристиками, идентичными Биткойну, включая предотвращение двойных расходов, конфиденциальность, безопасность, прозрачность и устойчивость к цензуре, обеспечивая надежность транзакций.

Стоит отметить, что протокол defined by Colored Coins не реализуется типичным программным обеспечением Биткойн. Для идентификации транзакций, связанных с цветными монетами, требуется специальное программное обеспечение. Очевидно, что цветные монеты имеют ценность только в тех сообществах, которые признают протокол цветных монет; в противном случае цветные атрибуты разнородных цветных монет будут потеряны и вернутся к чистым сатоши. С одной стороны, цветные монеты, признанные небольшими сообществами, могут использовать многие преимущества Биткойна для выпуска и обращения активов. С другой стороны, практически невозможно объединить протокол Colored Coins с крупнейшим консенсусным программным обеспечением Bitcoin-Core посредством софт-форка.

Открытые активы

В конце 2013 года Флавьен Шарлон представил протокол открытых активов как одну из реализаций цветных монет. Эмитенты активов используют асимметричную криптографию для расчета идентификаторов активов, гарантируя, что только пользователи с закрытым ключом для идентификатора актива могут выдавать идентичные активы. Для метаданных актива код операции OP_RETURN используется для хранения метаданных в сценарии, называемом «выводом маркера», который хранит цветную информацию без загрязнения UTXO. Поскольку он использует криптографические инструменты с открытым и закрытым ключом Биткойна, выпуск активов может осуществляться с помощью механизмов мультиподписи.

ЭПОБК

В 2014 году ChromaWay представила протокол EPOBC, что означает Enhanced, Padded, Order-Based Coloring. Протокол включает в себя два типа операций: генезис и передачу. Операция генезиса используется для выпуска активов, а операция передачи облегчает передачу активов. Тип актива не может быть явно закодирован или дифференцирован, и каждая транзакция генезиса выпускает новый актив, определяя его общее количество во время выпуска. Активы EPOBC должны быть переданы с использованием операции передачи, и если актив EPOBC используется в качестве входных данных в транзакции операции без передачи, актив будет потерян.

Дополнительная информация об активах EPOBC хранится через поле nSequence в транзакциях Биткойн. Поле nSequence — это зарезервированное поле в транзакциях Биткойн, состоящее из 32 битов. Его младшие шесть битов используются для определения типа транзакции, а биты 6–12 используются для заполнения, чтобы соответствовать требованиям протокола Биткойн по защите от пыли. Преимущество использования поля nSequence для хранения метаданных заключается в том, что не требуется дополнительное хранилище. Поскольку идентификатор актива для идентификации отсутствует, каждую транзакцию, связанную с активом EPOBC, необходимо проследить до исходной транзакции, чтобы определить ее категорию и легитимность.

Мастеркоин/Омни-слой

По сравнению с вышеупомянутыми протоколами, Mastercoin получил более успешную коммерческую реализацию. В 2013 году Mastercoin провела первое в истории ICO, собрав 5000 BTC и открыв новую эру. Широко известный USDT, первоначально выпущенный на блокчейне Биткойна, был представлен через Omni Layer.

Mastercoin демонстрирует меньшую степень зависимости от Биткойна, предпочитая сохранять большую часть своего состояния вне цепочки, сохраняя лишь минимальную информацию в цепочке. Mastercoin, по сути, рассматривает Биткойн как децентрализованную систему журналов, использующую любую биткойн-транзакцию для трансляции изменений в операциях с активами. Проверка эффективности транзакций включает в себя постоянное сканирование блокчейна Биткойна и поддержание базы данных активов вне сети. Эта база данных сохраняет отношения сопоставления между адресами и активами, при этом адреса повторно используют адресную систему Биткойн.

Ранние цветные монеты в основном использовали код операции OP_RETURN в скриптах для хранения метаданных об активах. После обновлений SegWit и Taproot у новых производных протоколов появилось больше возможностей.

SegWit, сокращение от Segregated Witness, по сути отделяет Witness (сценарий ввода транзакции) от транзакции. Основная причина такого разделения — предотвратить атаку узлов путем изменения входного сценария. Однако у этого есть преимущество: эффективное увеличение емкости блока, что позволяет хранить больше данных-свидетелей.

Taproot представляет важную функцию под названием MAST, позволяющую разработчикам включать метаданные для любого актива в выходные данные с использованием деревьев Меркла. Он использует подписи Шнорра для повышения взаимозаменяемости и масштабируемости, а также поддерживает многопереходные транзакции через сеть Lightning.

Ординалы, BRC20 и симуляция торговли: грандиозный социальный эксперимент

В широком смысле ординалы состоят из четырех компонентов:

– BIP для секвенирования спутников

– Индексатор, который использует узел Bitcoin Core для отслеживания позиции (порядкового номера) всех сатоши.

– Кошелек для обработки порядковых транзакций

– Обозреватель блоков для идентификации транзакций, связанных с порядковыми номерами.

Конечно, ядром является сам BIP/протокол. Порядковые define схема сортировки (начиная с 0 в зависимости от порядка их добычи), присваивающая номера наименьшей единице биткойнов, сатоши. Это придает неоднородность изначально однородным сатоши, создавая дефицит.

Он может повторно использовать инфраструктуру BTC, включая одиночные подписи, мультиподписи, блокировки по времени, блокировки по высоте и т. д., без необходимости явного создания порядковых номеров. Он обеспечивает хорошую анонимность и не оставляет явного следа в цепочке. Однако недостатки очевидны, поскольку большое количество небольших и неиспользуемых UTXO может увеличить размер набора UTXO, что потенциально может привести к так называемой пылевой атаке. Кроме того, пространство, занимаемое индексом, является значительным и требует конкретной информации каждый раз, когда вы тратите определенное время:

– Заголовок блокчейна

– Путь Меркла к транзакции Coinbase, которая создала эту транзакцию

– Транзакция Coinbase, которая создала это

Чтобы доказать, что конкретный спутник включен в конкретный результат.

Надпись в этом контексте — это гравировка произвольного содержания на сатах. Конкретный метод предполагает размещение контента в сценариях расходования скриптов Taproot, полностью в цепочке. Записанный контент сериализуется в соответствии с форматом ответа HTTP и помещается в неисполняемые сценарии в сценариях расходов, известные как «конверты». В частности, запись включает добавление OP_FALSE перед условными операторами, помещая вписанное содержимое в неисполняемый условный оператор в формате JSON. Размер вписываемого контента ограничен скриптом Taproot и составляет не более 520 байт.

Поскольку сценарии расходования основного корня требуют расходования существующих выходных данных основного корня, запись требует двух шагов: фиксации и раскрытия. На первом этапе создается основной вывод, фиксирующий записанный контент. На втором этапе записанный контент и соответствующий путь Меркла используются для использования выходных данных Taproot с предыдущего шага, раскрывая записанный контент в цепочке.

Первоначальной целью регистрации было введение невзаимозаменяемых токенов (NFTс) в BTC. Однако новые разработчики создали BRC20, имитируя на его основе ERC20, предоставляя возможность выпуска взаимозаменяемых активов в Ordinals. BRC20 включает в себя такие операции, как развертывание, выпуск, передача и т. д., причем каждая операция требует как фиксации, так и раскрытия. Процесс транзакции более сложен и требует более высоких затрат.

Использование реальных данных в качестве примера: [Пример данных не предоставлен]

Выделенная часть — это вписанный контент, а результат после десериализации следующий:

Протокол ARC20, созданный на основе Atomicals, направлен на упрощение транзакций путем привязки каждой единицы токенов ARC20 к сатоши, повторно используя систему транзакций Биткойн. После выпуска активов посредством шагов фиксации и раскрытия переводы между токенами ARC20 могут быть выполнены напрямую путем перевода соответствующих сатоши. Дизайн ARC20 больше соответствует буквальному defiсоздание цветных монет — добавление нового контента к существующим токенам для создания новых токенов, где стоимость нового токена не ниже исходного токена, напоминающего золотые и серебряные украшения.

Проверка на стороне клиента (CSV) и протоколы активов следующего поколения

Проверка на стороне клиента, предложенная Питером Тоддом в 2017 году, включает в себя хранение данных вне сети, обязательства внутри сети и проверку на стороне клиента. В настоящее время протоколы активов, поддерживающие проверку на стороне клиента, включают RGB и Taproot Assets (Taro).

RGB:

Помимо проверки на стороне клиента, RGB использует хэш Педерсена в качестве механизма фиксации и поддерживает маскировку вывода. При запросе платежа не требуется публично раскрывать UTXO, получающий токен; вместо этого отправляется хеш-значение, что повышает конфиденциальность и устойчивость к цензуре. При расходовании токена скрытое значение должно быть раскрыто получателю для проверки истории транзакций.

Кроме того, RGB представляет AluVM для повышения возможностей программирования. Во время проверки на стороне клиента пользователи не только проверяют информацию о входящем платеже, но также получают всю историю транзакций от плательщика, отслеживая исходную транзакцию актива для окончательности. Проверка всей истории транзакций обеспечивает достоверность полученных активов.

Активы Taproot:

Taproot Assets, разработанные Lightning Labs, обеспечивают мгновенную, крупномасштабную и недорогую передачу выпущенных активов в сети Lightning. Разработанный полностью на основе протокола Taproot, он повышает конфиденциальность и масштабируемость.

Данные-свидетели хранятся вне цепочки, проверяются внутри цепочки и могут существовать локально или в информационных репозиториях, называемых «Юниверсами» (аналогично репозиториям Git). Для проверки свидетелей требуются все исторические данные о выпуске активов, распространяемые через слой сплетен Taproot Assets. Клиенты могут перекрестно проверять, используя локальную копию блокчейна.

Taproot Assets использует разреженное дерево сумм Меркла для хранения глобального состояния активов, что требует высоких затрат на хранение, но обеспечивает эффективную проверку. Доказательство включения/невключения позволяет проверять транзакции без возврата истории транзакций с активами.

Масштабируемость: вечное предложение Биткойна

Несмотря на высочайшую рыночную стоимость, безопасность и стабильность, Биткойн отклоняется от своего первоначального видения «одноранговой электронной денежной системы». Ограниченная емкость блока делает Биткойн неспособным обрабатывать крупные и частые транзакции, что побуждает использовать различные протоколы для решения этой проблемы за последнее десятилетие.

Платежные каналы и сеть Lightning: биткойн-ортодоксальное решение

Lightning Network работает путем создания платежных каналов. Пользователи могут создавать платежные каналы между любыми двумя сторонами, соединять каналы для формирования более обширной сети платежных каналов и даже осуществлять косвенные платежи между пользователями без прямого канала. Например, если Алиса и Боб хотят провести несколько транзакций, не записывая каждую в блокчейне Биткойна, они могут открыть между собой платежный канал. Они могут выполнять многочисленные транзакции внутри этого канала, требуя всего две записи блокчейна: одну при открытии канала и другую при его закрытии. Это значительно сокращает время ожидания подтверждений блокчейна и снижает нагрузку на блокчейн.

В настоящее время сеть Lightning Network насчитывает более 14,000 60,000 узлов, 5000 XNUMX каналов и общую емкость, превышающую XNUMX XNUMX BTC.

Сайдчейны: подход Ethereum в Биткойне

Стеки

Stacks позиционирует себя как уровень смарт-контрактов Биткойна, используя свой собственный токен в качестве токена Gas. Stacks использует механизм микроблоков, развивающийся синхронно с Биткойном, где их блоки подтверждаются одновременно. В Stacks это называется «прикрепленным блоком». Каждый блок транзакций Stacks соответствует одной транзакции биткойнов, что обеспечивает более высокую пропускную способность транзакций. Поскольку блоки генерируются одновременно, Биткойн действует как ограничитель скорости создания блоков Stacks, предотвращая атаки типа «отказ в обслуживании» в своей одноранговой сети.

Stacks достигает консенсуса посредством механизма двойной спирали Proof of Transfer (PoX). Майнеры отправляют BTC стейкерам STX, чтобы побороться за право добывать блоки, а успешные майнеры получают вознаграждение STX после успешной добычи блока. Во время этого процесса стейкеры STX получают пропорциональное количество BTC, отправленное майнером. Цель Stacks — стимулировать майнеров поддерживать исторический реестр путем выпуска собственных токенов, хотя стимулирование по-прежнему может быть достигнуто и без собственных токенов (как показано в RSK).

Для данных транзакций в блокчейне Stacks хэш данных транзакции хранится в сценарии транзакции Биткойн с использованием байт-кода OP_RETURN. Узлы Stacks могут извлекать хэши данных транзакций Stacks, хранящиеся в транзакциях Биткойн, с помощью встроенных функций Clarity.

Стеки можно рассматривать почти как цепочку второго уровня для Биткойна; однако все еще существуют некоторые недостатки в перемещении активов через границы. После обновления Nakamoto Stacks поддерживает отправку транзакций биткойнов для завершения движения активов, но сложность транзакций делает их непроверяемыми в цепочке биткойнов. Движение активов может быть проверено только через комитет с несколькими подписями.

РСК

RSK использует алгоритм объединенного майнинга, благодаря которому майнеры биткойнов могут помочь RSK в производстве блоков практически бесплатно, получая дополнительные вознаграждения. RSK не имеет собственного токена и продолжает использовать BTC (RBTC) в качестве токена Gas. RSK имеет собственный механизм исполнения, совместимый с виртуальной машиной Ethereum (EVM).

жидкость

Liquid — это федеративная боковая цепь Биткойна с разрешенным доступом к узлам, контролируемая пятнадцатью участниками, ответственными за производство блоков. Активы передаются с использованием механизма блокировки и монетизации, при котором активы отправляются на адрес с мультиподписью Liquid с использованием BTC, что позволяет активам войти в боковую цепь Liquid. Для выхода L-BTC отправляется на адрес мультиподписи в цепочке Liquid. Безопасность мультиподписного адреса установлена ​​на уровне 11 из 15.

Жидкость фокусируется на финансовые приложения и предлагает разработчикам SDK, связанный с финансовыми услугами. Общая заблокированная стоимость (TVL) в сети Liquid в настоящее время составляет около 3000 BTC.

Nostr Assets: усиление централизации

Nostr Assets, первоначально называвшаяся NostrSwap, служит торговой платформой BRC20. Обновленный до Nostr Assets Protocol 3 августа 2023 г., он поддерживает передачу всех активов внутри экосистемы Nostr. Lightning Network обеспечивает расчет активов и безопасность. Nostr Assets позволяет пользователям отправлять и получать ресурсы Lightning Network с помощью открытых и закрытых ключей Nostr. Транзакции по протоколу Nostr Assets, за исключением депозитов и снятия средств, выполняются без газа, зашифрованы и хранятся на ретрансляторе протокола Nostr с использованием IPFS для быстрого и эффективного доступа. Он поддерживает взаимодействие на естественном языке, устраняя необходимость в сложных интерфейсах. Nostr Assets предоставляет пользователям простой и удобный способ передачи и торговли активами, потенциально находя важные приложения в сочетании с эффектами трафика социального протокола Nostr. Однако, по сути, это метод управления (кастодии) кошельков с помощью сообщений Nostr. Пользователи вносят активы в ретранслятор активов Nostr, передавая их в сети Lightning, что похоже на внесение активов на централизованную биржу. Когда пользователи хотят передавать активы и торговать ими внутри активов Nostr, они отправляют на сервер сообщения, подписанные ключами Nostr. После проверки сервер записывает транзакции внутри себя, минуя выполнение в сети Lightning или в основной сети, обеспечивая нулевую комиссию за газ и высокий TPS.

BitVM: программируемость и бесконечное масштабирование

«Любая вычислимая функция может быть проверена на Биткойне».

— Робин Линус, создатель BitVM

BitVM, предложенный Робином Линусом, основателем ZeroSync, использует существующие OP-коды Биткойна (OP_BOOLEAN, OP_NOT) для формирования логических схем И и НЕ, разбивая программы на примитивные логические схемы И и НЕ. Он помещает корень сценария расходов в транзакции Taproot для недорогого хранения в цепочке. Согласно теории вычислений, все логические вычисления могут быть построены с использованием вентильных схем «И» и «НЕ», что теоретически делает BitVM Turing завершенной и способной выполнять все вычисления в Биткойне. Однако существует множество практических ограничений.

BitVM работает в режиме P2P, следуя концепции OP Rollup. Есть две роли: доказывающий и проверяющий. В каждой транзакции и проверяющий, и проверяющий совместно создают транзакцию, внося залог. Доказывающий предоставляет результаты, и если проверяющий вычисляет другие результаты, он отправляет в цепочку доказательство мошенничества, чтобы наказать доказывающего. Основной вариант использования BitVM — мосты с минимальным доверием и масштабирование ZKP (ZK Rollup). Предложение BitVM является компромиссом из-за сложности получения поддержки в сообществе Биткойн для увеличения сложности OP_CODE. Он использует существующие OP_CODE для реализации новых функций.

BitVM представляет новую парадигму масштабирования, но на практике возникает множество проблем:

– Слишком рано: хотя EVM имеет комплексную архитектуру виртуальных машин, BitVM имеет только одну функцию для проверки того, равна ли строка 0 или 1.

– Накладные расходы на хранение: для создания программ с вентилями NAND могут потребоваться сотни мегабайт данных с миллиардами стержневых листьев.

– P2P: Текущая модель предполагает взаимодействие между двумя сторонами, а структура «проверяющий-претендент» имеет проблемы со стимулами. Есть соображения по расширению до 1-N или NN, аналогично идеальному объединению OP (единственное честное предположение).

Заключение

Всесторонний анализ текста показывает, что из-за ограничений вычислительной мощности и вычислительных возможностей основной сети Биткойн должен перенести вычисления за пределы цепочки, чтобы создать более процветающую и разнообразную экосистему.

С одной стороны, решения для автономных вычислений и проверки на стороне клиента используют определенные поля в транзакциях Биткойн для хранения важной информации, рассматривая основную сеть Биткойн как распределенную систему журналирования, используя ее устойчивость к цензуре и надежность для обеспечения доступности критически важных данных. В некотором смысле этот подход похож на Sovereign Rollups. Он не требует внесения изменений в уровень протокола Биткойна, что позволяет создавать протоколы по мере необходимости, предлагая более высокую осуществимость в текущем сценарии, но не полностью наследуя безопасность Биткойна.

С другой стороны, предпринимаются усилия по продвижению цепочки проверок, пытаясь использовать существующие инструменты для произвольных вычислений в Биткойне, а затем используя технологию доказательства с нулевым разглашением для эффективного масштабирования. Однако эти текущие решения все еще находятся на очень ранних стадиях, требуют высоких вычислительных затрат и, как ожидается, не будут реализованы в краткосрочной перспективе.

Конечно, некоторые могут задаться вопросом, почему бы не перейти на Ethereum, который, как и другие блокчейны, обладает высокой вычислительной мощностью. Зачем проходить процесс повторной реализации вещей в Биткойне?

Потому что это Биткойн.

Справка:

https://wizardforcel.gitbooks.io/masterbitcoin2cn/content/appdx8.html

https://github.com/chromaway/ngcccbase/wiki/EPOBC_simple

https://github.com/OpenAssets/open-assets-protocol/blob/master/specification.mediawiki

https://twitter.com/LNstats

https://twitter.com/robin_linus/status/1723472140270174528

https://github.com/fiksn/bitvm-explained

https://bitcoinmagazine.com/technical/the-big-deal-with-bitvm-arbitrary-computation-now-possible-on-bitcoin-without-a-fork

https://mirror.xyz/0x5CCF44ACd0D19a97ad5aF0da492AC0388469DfE9/_k3vtpI7a5cQn5iISH7-riECpyudfI4BTeeeBMwNYDQ

https://twitter.com/AurtrianAjian/status/1723919714798178505

О компании CGV
CGV (Cryptogram Venture) — криптовалютная инвестиционная компания со штаб-квартирой в Токио, Япония. CGV инвестирует и инкубирует лицензированную стейблкоин японской иены JPYW. Кроме того, CGV FoF является партнером с ограниченной ответственностью в нескольких всемирно известных криптовалютных фондах. С 2022 года CGV успешно организовала два выпуска Japan Web3 Хакатон (TWSH) и получил совместную поддержку со стороны таких учреждений и экспертов, как Министерство образования, культуры, спорта, науки и технологий Японии, Университет Кейо и NTT Docomo. В настоящее время у CGV есть филиалы в Гонконге, Сингапуре, Нью-Йорке и других регионах.

Предупреждение: Информация и материалы, представленные в этой статье, взяты из общедоступных каналов, и наша компания не дает никаких гарантий относительно их точности и полноты. Описания или прогнозы будущих ситуаций являются заявлениями прогнозного характера, а любые предоставленные предложения и мнения предназначены только для справки и не представляют собой инвестиционные рекомендации или последствия для какого-либо лица. Стратегии, которые может принять наша компания, могут быть такими же, противоположными или не связанными со стратегиями, предложенными читателями на основе этой статьи.