比特币生态的智能合约扩展之路

比特币作为流动性最高且安全性最强的区块链，在铭文兴起后吸引了大量开发者。这些开发者迅速关注到比特币的可编程性和扩容问题。通过引入零知识证明、数据可用性、侧链、rollup和restaking等创新方案，比特币生态正迎来前所未有的繁荣，成为当前市场的焦点。

然而，许多扩容设计借鉴了以太坊等智能合约平台的经验，往往依赖中心化跨链桥，这成为系统的薄弱环节。很少有方案是基于比特币本身特性设计的，这与比特币较差的开发者体验有关。比特币由于一些限制无法像以太坊那样运行智能合约：

1. 比特币脚本语言为保证安全性而牺牲了图灵完备性，无法执行复杂的智能合约。
2. 比特币区块链存储针对简单交易优化，不适合复杂的智能合约。
3. 比特币缺乏运行智能合约的虚拟机。

2017年的隔离见证和2021年的Taproot升级为比特币增加了可编程性。2022年，开发者Casey Rodarmor提出的"Ordinal Theory"为在比特币链上嵌入状态信息和元数据开辟了新的可能性。

目前，大多数扩展比特币编程性的项目依赖二层网络，这要求用户信任跨链桥，成为获取用户和流动性的障碍。此外，比特币缺乏原生虚拟机或可编程性，无法在无需额外信任的情况下实现二层与一层的通信。

RGB、RGB++和Arch Network尝试从比特币原生属性出发，增强其可编程性，通过不同方法提供智能合约和复杂交易能力：

1. RGB通过链下客户端验证实现智能合约，将状态变化记录在比特币UTXO中。虽有隐私优势，但使用繁琐且缺乏合约可组合性，发展缓慢。

2. RGB++在RGB思路基础上，利用图灵完备UTXO链处理链下数据和智能合约，通过同构绑定BTC保证安全性。

3. Arch Network为比特币提供原生智能合约方案，创建ZK虚拟机和验证者节点网络，通过聚合交易将状态变化与资产记录在比特币交易中。

RGB

RGB是比特币社区早期智能合约扩展思路，通过UTXO封装记录状态数据，为后续比特币原生扩容提供重要思路。

RGB采用链下验证，将代币转移验证从比特币共识层移至链下，由特定交易相关客户端验证。这减少了全网广播需求，增强隐私和效率。然而，这种隐私增强方式是把双刃剑。虽然增强了隐私保护，但导致第三方不可见，使操作复杂且难以开发，用户体验较差。

RGB引入单次使用密封条概念。每个UTXO只能被花费一次，相当于创建时上锁，花费时解锁。智能合约状态通过UTXO封装并由密封条管理，提供有效的状态管理机制。

RGB++

RGB++是在RGB思路基础上的另一扩展路线，仍基于UTXO绑定。

RGB++利用图灵完备UTXO链处理链下数据和智能合约，进一步提升比特币可编程性，并通过同构绑定BTC保证安全性。

RGB++采用图灵完备UTXO链作为影子链，可执行复杂智能合约并与比特币UTXO绑定，增加系统编程性和灵活性。比特币UTXO和影子链UTXO同构绑定，确保两链间状态和资产一致性，保证交易安全。

RGB++扩展到所有图灵完备UTXO链，提升跨链互操作性和资产流动性。多链支持允许RGB++与任何图灵完备UTXO链结合，增强系统灵活性。通过UTXO同构绑定实现无桥跨链，避免"假币"问题，确保资产真实性和一致性。

影子链进行链上验证简化了客户端验证过程。用户只需检查影子链相关交易即可验证RGB++状态计算正确性。这种链上验证简化了过程，优化用户体验。使用图灵完备影子链避免了RGB复杂的UTXO管理，提供更简化和用户友好的体验。

Arch Network

Arch Network主要由Arch zkVM和验证节点网络组成，利用零知识证明和去中心化验证网络确保智能合约安全和隐私，比RGB更易用，且无需像RGB++那样绑定另一UTXO链。

Arch zkVM使用RISC Zero ZKVM执行智能合约并生成零知识证明，由去中心化验证节点网络验证。系统基于UTXO模型运行，将智能合约状态封装在State UTXOs中，提高安全性和效率。

Asset UTXOs代表比特币或其他代币，可通过委托管理。Arch验证网络随机选出leader节点验证ZKVM内容，使用FROST签名方案聚合节点签名，最终将交易广播到比特币网络。

Arch zkVM为比特币提供图灵完备虚拟机，执行复杂智能合约。每次合约执行后生成零知识证明，用于验证合约正确性和状态变化。

Arch使用比特币UTXO模型，状态和资产封装在UTXO中，通过单次使用概念进行状态转换。智能合约状态数据记录为state UTXOs，原数据资产记录为Asset UTXOs。Arch确保每个UTXO只能被花费一次，提供安全状态管理。

Arch虽未创新区块链结构，但需要验证节点网络。每个Arch Epoch期间，系统根据权益随机选择Leader节点，负责将信息传播至网络内其他验证者节点。所有零知识证明由去中心化验证节点网络验证，确保系统安全性和抗审查性，并生成签名给Leader节点。交易一旦由所需数量节点签署，即可在比特币网络广播。

总结

RGB、RGB++和Arch Network在比特币可编程性设计方面各具特色，延续了绑定UTXO思路。UTXO的一次性使用鉴权属性更适合智能合约记录状态。

然而，这些方案也存在明显缺点，如用户体验差、与比特币一致的确认延迟和低性能。Arch和RGB主要扩展功能而非提升性能；RGB++通过引入高性能UTXO链改善用户体验，但引入额外安全性假设。

随着更多开发者加入比特币社区，我们将看到更多扩容方案，如op-cat升级提案正在积极讨论。符合比特币原生属性的方案值得关注，UTXO绑定方法是不升级比特币网络前提下扩展编程方式的有效方法。只要解决好用户体验问题，将为比特币智能合约带来重大进展。