Дослідження CGV | Від кольорових монет до смарт-контрактів, комплексний аналіз технологічної еволюції в екосистемі біткойн

Виробник: CGV Research
Автор: Цинік

Біткойн, як перша успішна децентралізована цифрова валюта, був основою сфери криптовалюти з моменту її створення в 2009 році. Виступаючи в якості інноваційного засобу платежу та засобу збереження вартості, Біткойн викликав широкий глобальний інтерес до криптовалюти та технології блокчейн. Однак, оскільки екосистема біткойнів продовжує розвиватися та розширюватися, вона стикається з різними проблемами, включаючи швидкість транзакцій, масштабованість, безпеку та регуляторні проблеми.

Нещодавно екосистема сценаріїв, очолювана BRC20, захопила ринок штурмом, різноманітні сценарії збільшилися більш ніж у сто разів. Транзакції біткойна в ланцюжку сильно перевантажені, середній газ досягає понад 300 sat/vB. Одночасно, airdrop від Nostr Assets ще більше привертає увагу ринку та розробка протоколу whitepaperПропонуються такі як BitVM і BitStream, що вказує на зростаючий потенціал екосистеми Bitcoin.

Команда CGV Research шляхом всебічного огляду поточного стану екосистеми біткойн, охоплюючи технологічний прогрес, ринкову динаміку, законодавчі норми тощо, проводить поглиблений аналіз технології біткойн і досліджує ринкові тенденції. Ми прагнемо надати панорамний погляд на розвиток Bitcoin. Стаття починається з повторного перегляду фундаментальних принципів та історії розвитку біткойна, потім заглиблюється в технологічні інновації мережі біткойн, такі як Lightning Network і Segregated Witness, одночасно роблячи прогнози щодо її майбутніх тенденцій розвитку.

Випуск активів: починаючи з кольорових монет

Суть екосистеми Script полягає в тому, щоб надати звичайним особам право випускати активи з низькими бар’єрами, які супроводжуються простотою, справедливістю та зручністю. Поява протоколу скриптів на біткойнах відбулася в 2023 році, але вже в 2012 році існувала концепція використання біткойнів для випуску активів, відома як кольорові монети.

Кольорові монети: перші спроби

Кольорові монети стосуються набору технологій, які використовують систему біткойн для реєстрації створення, власності та передачі активів, відмінних від біткойнів. Цю технологію можна використовувати для відстеження цифрових активів і матеріальних активів, що перебувають у третіх осіб, полегшуючи транзакції власності за допомогою кольорових монет. Термін «кольоровий» означає додавання конкретної інформації до UTXO біткойнів, що відрізняє їх від інших UTXO біткойнів, тим самим створюючи неоднорідність серед однорідних біткойнів. Завдяки технології кольорових монет випущені активи мають багато характеристик, ідентичних біткойнам, включаючи запобігання подвійним витратам, конфіденційність, безпеку, прозорість і стійкість до цензури, що забезпечує надійність транзакцій.

Варто зазначити, що протокол defined by Colored Coins не реалізовано типовим програмним забезпеченням Bitcoin. Для ідентифікації транзакцій, пов’язаних із кольоровими монетами, потрібне спеціальне програмне забезпечення. Зрозуміло, що кольорові монети мають цінність лише в межах спільнот, які визнають протокол кольорових монет; інакше кольорові атрибути різнорідних кольорових монет будуть втрачені, повертаючись до чистих сатоші. З одного боку, кольорові монети, визнані невеликими спільнотами, можуть використовувати багато переваг біткойнів для випуску та обігу активів. З іншого боку, практично неможливо об’єднати протокол Colored Coins у найбільше консенсусне програмне забезпечення Bitcoin-Core за допомогою софтфорка.

Відкрити активи

Наприкінці 2013 року Флав’єн Шарлон представив Open Assets Protocol як одну із реалізацій кольорових монет. Емітенти активів використовують асиметричну криптографію для розрахунку ідентифікаторів активів, гарантуючи, що лише користувачі з закритим ключем для ідентифікатора активу можуть випускати ідентичні активи. Для метаданих об’єктів код операції OP_RETURN використовується для зберігання метаданих у сценарії, що називається «маркерним виводом», який зберігає кольорову інформацію без забруднення UTXO. Оскільки в ньому використовуються криптографічні інструменти відкритого та приватного ключа Bitcoin, випуск активів може здійснюватися за допомогою механізмів мультипідпису.

EPOBC

У 2014 році ChromaWay представила протокол EPOBC, що розшифровується як Enhanced, Padded, Order-Based Coloring. Протокол включає два типи операцій: генезис і перенесення. Операція генезису використовується для видачі активів, тоді як операція передачі полегшує передачу активів. Тип активу не можна явно закодувати чи диференціювати, і кожна транзакція генезису випускає новий актив, визначаючи його загальну кількість під час випуску. Активи EPOBC мають бути передані за допомогою операції передачі, і якщо актив EPOBC використовується як вхідні дані в операції без передачі, актив буде втрачено.

Додаткова інформація про активи EPOBC зберігається в полі nSequence у транзакціях Bitcoin. Поле nSequence є зарезервованим полем у транзакціях Bitcoin, що складається з 32 бітів. Його молодші шість бітів використовуються для визначення типу транзакції, а біти 6-12 використовуються для доповнення, щоб відповідати вимогам протоколу біткойн щодо захисту від пилових атак. Перевага використання поля nSequence для зберігання інформації метаданих полягає у відсутності потреби в додатковому сховищі. Оскільки немає ідентифікатора активу для ідентифікації, кожну транзакцію, пов’язану з активом EPOBC, необхідно відстежити до транзакції походження, щоб визначити її категорію та легітимність.

Mastercoin/Omni Layer

Порівняно з вищезгаданими протоколами Mastercoin отримав більш успішне комерційне впровадження. У 2013 році Mastercoin провів перше в історії ICO, зібравши 5000 BTC і відкривши нову еру. Широко відомий USDT, спочатку випущений на блокчейні біткойн, був представлений через Omni Layer.

Mastercoin демонструє нижчий ступінь залежності від біткойна, вирішуючи підтримувати більшу частину свого стану поза ланцюгом, лише мінімальну інформацію зберігаючи в ланцюзі. Mastercoin по суті розглядає біткойн як децентралізовану систему журналу, використовуючи будь-яку транзакцію біткойна для трансляції змін в операціях з активами. Перевірка ефективності транзакцій передбачає постійне сканування блокчейну біткойн і підтримку бази даних активів поза мережею. Ця база даних зберігає зв’язок зіставлення між адресами та активами, при цьому адреси повторно використовують систему адрес Bitcoin.

Ранні кольорові монети переважно використовували код операції OP_RETURN у сценаріях для зберігання метаданих про активи. Після оновлень SegWit і Taproot нові похідні протоколи мають більше можливостей.

SegWit, скорочення від Segregated Witness, по суті відокремлює Witness (сценарій введення транзакції) від транзакції. Основна причина такого поділу полягає в тому, щоб запобігти атакам вузлів шляхом зміни вхідного сценарію. Однак це має перевагу: ефективне збільшення ємності блоку, що дозволяє зберігати більше даних свідків.

Taproot представляє важливу функцію під назвою MAST, що дозволяє розробникам включати метадані для будь-якого активу у вихідні дані за допомогою Merkle Trees. Він використовує сигнатури Schnorr для підвищення взаємозамінності та масштабованості, а також підтримує транзакції з кількома переходами через Lightning Network.

Порядкові номери та BRC20 і симуляція торгівлі: великий соціальний експеримент

У широкому розумінні порядкові номери складаються з чотирьох компонентів:

– BIP для секвенування сац

– Індексатор, який використовує Bitcoin Core Node для відстеження позиції (порядковий номер) усіх сатоші

– Гаманець для обробки порядкових транзакцій

– Провідник блоків для ідентифікації транзакцій, пов’язаних з порядковими номерами

Звичайно, ядром є сам BIP/протокол. Порядкові define схема сортування (починаючи з 0 на основі порядку видобутку), присвоюючи номери найменшій одиниці біткойна, сатоші. Це надає неоднорідності початково однорідним сатоші, вводячи дефіцит.

Він може повторно використовувати інфраструктуру BTC, включаючи одиничні підписи, мультипідписи, блокування часу, блокування висоти тощо, без необхідності явного створення порядкових номерів. Він забезпечує хорошу анонімність і не залишає явного сліду в мережі. Однак недоліки очевидні, оскільки велика кількість малих і невикористаних UTXO може збільшити розмір набору UTXO, потенційно призводячи до того, що називається пиловою атакою. Крім того, простір, який займає індекс, є значним, що потребує конкретної інформації кожного разу, коли витрачається певний sat:

– Заголовок Blockchain

– Шлях Merkle до транзакції coinbase, яка створила цей sat

– Транзакція Coinbase, яка створила цей sat

Щоб довести, що конкретний sat включено до певного результату.

Напис, у цьому контексті, є гравіюванням довільного вмісту на сац. Специфічний метод передбачає розміщення вмісту в сценаріях використання шляхів сценарію кореневого кореня, повністю в ланцюжку. Вписаний вміст серіалізується відповідно до формату відповіді HTTP, надсилається до невиконуваних сценаріїв у сценаріях витрат, відомих як «конверти». Зокрема, запис передбачає додавання OP_FALSE перед умовними операторами, розміщення вписаного вмісту в невиконуваний умовний оператор у форматі JSON. Розмір вписаного вмісту обмежений корінним скриптом, загальний розмір якого не перевищує 520 байт.

Оскільки сценарії витрачання taproot вимагають використання наявних вихідних даних taproot, запис вимагає двох кроків: фіксації та розкриття. На першому кроці створюється вихідний кореневий файл, який фіксує вписаний вміст. На другому кроці вписаний вміст і відповідний шлях Merkle використовуються для використання виводу основного кореня з попереднього кроку, розкриваючи вписаний вміст у ланцюжку.

Початковою метою напису було введення невзаємозамінних токенів (NFTs) в BTC. Однак нові розробники створили BRC20, імітуючи ERC20 на його основі, надаючи можливість видавати взаємозамінні активи ординалам. BRC20 включає такі операції, як Deploy, Mint, Transfer тощо, причому кожна операція вимагає як фіксації, так і розкриття. Процес транзакції є більш складним, з вищими витратами.

Використання реальних даних як приклад: [Приклад даних не надано]

Вибрана частина є вписаним вмістом, а результат після десеріалізації виглядає наступним чином:

Протокол ARC20, отриманий від Atomicals, спрямований на спрощення транзакцій шляхом прив’язки кожної одиниці токенів ARC20 до сатоші, повторно використовуючи систему транзакцій Bitcoin. Після випуску активів за допомогою етапів фіксації та розкриття перекази між токенами ARC20 можуть бути здійснені безпосередньо шляхом передачі відповідних сатоші. Дизайн ARC20 більше узгоджується з буквальним defiстворення кольорових монет — додавання нового вмісту до існуючих токенів для створення нових токенів, де вартість нового токена не нижча за вихідний токен, що нагадує золоті та срібні прикраси.

Перевірка на стороні клієнта (CSV) і протоколи активів наступного покоління

Перевірка на стороні клієнта, запропонована Пітером Тоддом у 2017 році, передбачає зберігання даних поза ланцюгом, зобов’язання в ланцюзі та перевірку на стороні клієнта. Наразі протоколи активів, що підтримують перевірку на стороні клієнта, включають RGB і Taproot Assets (Taro).

RGB:

Окрім перевірки на стороні клієнта, RGB використовує хеш Педерсена як механізм зобов’язань і підтримує сліпу вихідну інформацію. Під час запиту на оплату UTXO, який отримує токен, не потрібно публічно розкривати; натомість надсилається хеш-значення, що підвищує конфіденційність і стійкість до цензури. Витрачаючи токен, приховану вартість потрібно відкрити одержувачу, щоб перевірити історію транзакцій.

Крім того, RGB представляє AluVM для покращеної програмованості. Під час перевірки на стороні клієнта користувачі не лише перевіряють інформацію про вхідний платіж, але й отримують всю історію транзакцій від платника, відстежуючи транзакцію походження активу для остаточності. Перевірка всієї історії транзакцій гарантує дійсність отриманих активів.

Основні активи:

Розроблений Lightning Labs, Taproot Assets дозволяє миттєво передавати великі обсяги та недорогу передачу випущених активів у Lightning Network. Розроблений виключно на основі протоколу Taproot, він покращує конфіденційність і масштабованість.

Дані свідків зберігаються поза ланцюгом, перевіряються в ланцюжку та можуть існувати локально або в сховищах інформації під назвою «Всесвіти» (подібно до сховищ Git). Перевірка свідків вимагає всіх історичних даних про випуск активів, поширених через шар пліток Taproot Assets. Клієнти можуть здійснювати перехресну перевірку за допомогою локальної копії блокчейну.

Taproot Assets використовує Sparse Merkle Sum Tree для зберігання глобального стану активів, спричиняючи високі витрати на зберігання, але пропонуючи ефективну перевірку. Доказ включення/невключення дозволяє перевірити транзакції без повернення історії транзакцій активів.

Масштабованість: вічна пропозиція біткойна

Незважаючи на найвищу ринкову вартість, безпеку та стабільність, біткойн відхиляється від свого початкового бачення «однорангової електронної грошової системи». Обмежена ємність блоку робить біткойн нездатним обробляти великі та часті транзакції, що спонукало різні протоколи для вирішення цієї проблеми протягом останнього десятиліття.

Платіжні канали та Lightning Network: ортодоксальне рішення Bitcoin

Мережа Lightning Network працює шляхом встановлення платіжних каналів. Користувачі можуть створювати платіжні канали між будь-якими двома сторонами, з’єднувати канали, щоб сформувати більш розгалужену мережу платіжних каналів, і навіть здійснювати платежі опосередковано між користувачами без прямого каналу. Наприклад, якщо Аліса та Боб хочуть провести кілька транзакцій, не записуючи кожну в блокчейні біткойн, вони можуть відкрити платіжний канал між ними. Вони можуть виконувати численні транзакції в цьому каналі, вимагаючи лише двох записів у блокчейні: один під час відкриття каналу та інший під час його закриття. Це значно скорочує час очікування підтвердження блокчейну та зменшує навантаження на блокчейн.

На даний момент Lightning Network налічує понад 14,000 60,000 вузлів, 5000 XNUMX каналів і загальну ємність, що перевищує XNUMX BTC.

Сайдчейни: підхід Ethereum до біткойнів

Стеки

Stacks позиціонує себе як рівень смарт-контрактів Bitcoin, використовуючи свій нативний токен як токен Gas. У Stacks використовується механізм мікроблоків, який розвивається синхронно з біткойнами, де їх блоки підтверджуються одночасно. У Stacks це називається «заякореним блоком». Кожен блок транзакцій Stacks відповідає одній транзакції Bitcoin, що забезпечує більшу пропускну здатність транзакцій. Завдяки блокам, що генеруються одночасно, біткойн діє як обмежувач швидкості для створення блоків Stacks, запобігаючи атакам типу «відмова в обслуговуванні» на однорангову мережу.

Stacks досягає консенсусу завдяки подвійному спіральному механізму Proof of Transfer (PoX). Майнери надсилають BTC стейкерам STX, щоб змагатися за право майнити блоки, а успішні майнери отримують винагороду STX після успішного майнінгу блоку. Під час цього процесу стейкери STX отримують пропорційну кількість BTC, надіслану майнером. Stacks має на меті стимулювати майнерів підтримувати історичну книгу шляхом випуску нативних токенів, хоча стимулювання все ще можна досягти без нативних токенів (як видно в RSK).

Для даних транзакцій у блокчейні Stacks хеш даних транзакцій зберігається в сценарії транзакцій Bitcoin за допомогою байт-коду OP_RETURN. Вузли Stacks можуть отримувати хеші даних транзакцій Stacks, що зберігаються в транзакціях Bitcoin, за допомогою вбудованих функцій Clarity.

Стеки можна розглядати майже як ланцюжок рівня 2 для біткойнів; проте все ще є деякі недоліки в переміщенні активів через кордон. Після оновлення Nakamoto Stacks підтримує надсилання транзакцій Bitcoin для завершення руху активів, але складність транзакцій робить їх неперевіреними в ланцюжку Bitcoin. Переміщення активів можна перевірити лише за допомогою багатопідписної комісії.

RSK

RSK використовує алгоритм об’єднаного майнінгу, за допомогою якого майнери біткойнів можуть майже безкоштовно допомагати RSK у виробництві блоків, отримуючи додаткові винагороди. RSK не має рідного токена і продовжує використовувати BTC (RBTC) як токен газу. RSK має власний механізм виконання, сумісний з віртуальною машиною Ethereum (EVM).

Рідина

Liquid — це об’єднаний сайдчейн біткойнів із дозволеним доступом до вузла, який контролюється п’ятнадцятьма членами, відповідальними за створення блоків. Активи передаються за допомогою механізму lock-and-mint, коли активи надсилаються на адресу мультипідпису на Liquid за допомогою BTC, що дозволяє активам увійти в сайдчейн Liquid. Для виходу L-BTC надсилається на адресу мультипідпису в ланцюжку Liquid. Безпека адреси мультипідпису встановлена ​​на 11 із 15.

Рідина фокусується на фінансові програми та пропонує розробникам SDK, пов’язаний із фінансовими послугами. Загальна заблокована вартість (TVL) у мережі Liquid зараз становить приблизно 3000 BTC.

Активи Nostr: Централізація посилена

Nostr Assets, яка спочатку називалася NostrSwap, служить торговою платформою BRC20. Оновлений до Nostr Assets Protocol 3 серпня 2023 року підтримує передачу всіх активів в екосистемі Nostr. Lightning Network займається врегулюванням активів і безпекою. Nostr Assets дозволяє користувачам надсилати та отримувати ресурси Lightning Network за допомогою відкритих і закритих ключів Nostr. Транзакції за протоколом Nostr Assets, за винятком депозитів і зняття коштів, не потребують газу, зашифровані та зберігаються на ретрансляторі протоколу Nostr за допомогою IPFS для швидкого та ефективного доступу. Він підтримує взаємодію природною мовою, усуваючи потребу у складних інтерфейсах. Nostr Assets надає користувачам простий і зручний спосіб передачі та торгівлі активами, потенційно знаходячи значні застосування в поєднанні з ефектами трафіку соціального протоколу Nostr. Однак, по суті, це метод контролю (охорони) гаманців за допомогою повідомлень Nostr. Користувачі вносять активи в реле Nostr Assets, передаючи їх у Lightning Network, подібно до внесення активів у централізовану біржу. Коли користувачі хочуть передавати та торгувати активами в межах Nostr Assets, вони надсилають на сервер повідомлення, підписані ключами Nostr. Після перевірки сервер записує транзакції всередину, минаючи виконання в Lightning Network або mainnet, досягаючи нульової комісії за газ і високого TPS.

BitVM: програмованість і нескінченне масштабування

«Будь-яку обчислювану функцію можна перевірити на біткойнах».

— Робін Лінус, творець BitVM

BitVM, запропонований Робіном Лінусом, засновником ZeroSync, використовує існуючі OP-коди Bitcoin (OP_BOOLEAN, OP_NOT) для формування ланцюгів І та НЕ, розбиваючи програми на примітивні схеми І та НЕ. Він розміщує корінь сценарію витрат у транзакції Taproot для недорогого зберігання в мережі. Відповідно до теорії обчислень, усі логічні обчислення можуть бути побудовані за допомогою ланцюгів І та НІ, теоретично роблячи BitVM Turing завершеною та здатною виконувати всі обчислення на біткойнах. Однак існує багато практичних обмежень.

BitVM працює в режимі P2P, дотримуючись концепції OP Rollup. Є дві ролі: перевіряючий і перевіряючий. У кожній транзакції перевіряльник і верифікатор спільно створюють транзакцію, вносячи заставу. Підтверджувач надає результати, і якщо перевіряльник обчислює інші результати, він надсилає доказ шахрайства в ланцюжок, щоб покарати перевіряльника. Основним варіантом використання BitVM є мінімальні довірчі мости та масштабування ZKP (ZK Rollup). Пропозиція BitVM є компромісом через складність отримання підтримки в спільноті біткойн для збільшення складності OP_CODE. Він використовує існуючі OP_CODE для впровадження нових функцій.

BitVM представляє нову парадигму масштабування, але на практиці виникає багато проблем:

– Занадто рано: хоча EVM має комплексну архітектуру віртуальної машини, BitVM має лише одну функцію для перевірки, чи рядок дорівнює 0 чи 1.

– Накладні витрати на зберігання: для створення програм із гейтами NAND можуть знадобитися сотні мегабайт даних із мільярдами кореневих листів.

– P2P: поточна модель передбачає взаємодію між двома сторонами, а структура «перевірник-претендент» має проблеми зі стимулами. Є міркування щодо розширення до 1-N або N-N, подібно до ідеального зведеного OP (єдине чесне припущення).

Висновок

Повний аналіз тексту показує, що через обмеження обчислювальних можливостей і обчислювальних можливостей основної мережі біткойн повинен перенести обчислення за межі мережі, щоб сприяти більш процвітаючій і різноманітній екосистемі.

З одного боку, рішення для обчислень поза ланцюгом і перевірки на стороні клієнта використовують певні поля в транзакціях біткойн для зберігання важливої ​​інформації, розглядаючи основну мережу біткойн як систему розподіленого журналювання, використовуючи її стійкість до цензури та надійність для забезпечення доступності критично важливих даних. У певному сенсі цей підхід схожий на Sovereign Rollups. Він не потребує модифікації рівня протоколу біткойна, що дозволяє створювати протоколи за потреби, пропонуючи вищу здійсненність у поточному сценарії, але не повністю успадковуючи безпеку біткойна.

З іншого боку, ведуться спроби вдосконалити перевірку в ланцюжку, намагаючись використовувати існуючі інструменти для здійснення довільних обчислень на біткойнах, згодом використовуючи технологію підтвердження нульових знань для ефективного масштабування. Однак ці поточні рішення все ще знаходяться на дуже ранніх стадіях, з високими обчислювальними витратами, і не очікується, що вони будуть реалізовані в короткостроковій перспективі.

Звичайно, дехто може запитати, чому б не перейти на Ethereum, який разом з іншими блокчейнами має високу обчислювальну потужність. Навіщо проходити процес повторного впровадження речей на біткойнах?

Тому що це біткойн.

Довідка:

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

Про CGV
CGV (Cryptogram Venture) — криптовалютна інвестиційна компанія зі штаб-квартирою в Токіо, Японія. CGV інвестує та інкубує ліцензований стейблкоїн японської єни JPYW. Крім того, CGV FoF є партнером з обмеженою відповідальністю в кількох всесвітньо відомих криптовалютних фондах. З 2022 року CGV успішно організував два випуски Японії Web3 Hackathon (TWSH) і отримав спільну підтримку таких установ і експертів, як Міністерство освіти, культури, спорту, науки та технологій Японії, Університет Кейо та NTT Docomo. Зараз CGV має філії в Гонконзі, Сінгапурі, Нью-Йорку та інших регіонах.

Відмова від відповідальності: Інформація та матеріали, представлені в цій статті, отримані з публічних каналів, і наша компанія не дає жодних гарантій щодо їх точності та повноти. Описи або прогнози майбутніх ситуацій є прогнозними заявами, і будь-які пропозиції та думки, надані лише для довідки, не є інвестиційними порадами чи наслідками для будь-якої особи. Стратегії, які може прийняти наша компанія, можуть бути такими самими, протилежними або не пов’язаними зі стратегіями, висловленими читачами на основі цієї статті.