本篇研報由 Infinitas 和 LK Venture 聯(lián)合出品

作者：Echo | Infinitas；Leo | LK Venture

指導(dǎo)：洪蜀寧

引言

雖然大多數(shù)人將比特幣與金錢聯(lián)系在一起，但它還有另一個不太為人所知的重要用例 — — 智能合約。智能合約是構(gòu)建比特幣的基礎(chǔ)，最早由尼克·薩博（Nick Szabo）于1995年提出。這是一種計(jì)算機(jī)協(xié)議，旨在執(zhí)行、驗(yàn)證或執(zhí)行合同的談判或執(zhí)行，本質(zhì)是合同而不是代碼智能合約允許在沒有第三方的情況下進(jìn)行可信交易，可以實(shí)現(xiàn)自動信任，自動執(zhí)行的協(xié)議，而不需要中央機(jī)構(gòu)的協(xié)助，從而提供比傳統(tǒng)合同更安全和更便捷的方式來執(zhí)行合同。

在探討比特幣的RGB協(xié)議及其在智能合約中的潛在角色之前，值得一提的是，智能合約這一概念本身就存在一些爭議。以太坊的聯(lián)合創(chuàng)始人Vitalik Buterin曾在2018年表示，他對于將以太坊的核心功能稱為‘智能合約’這一術(shù)語感到后悔。Buterin認(rèn)為，這一術(shù)語應(yīng)該選擇更加技術(shù)性和平淡無奇的名稱，如‘持久腳本’，以更準(zhǔn)確地反映其作為持續(xù)執(zhí)行程序的本質(zhì)。這一點(diǎn)反映出即便在區(qū)塊鏈領(lǐng)域的先驅(qū)者中，對于如何定義和理解智能合約仍存在著不同的觀點(diǎn)。

在本文中，我們將揭開比特幣智能合約的世界，并討論它們?nèi)绾窝葑優(yōu)闃?gòu)建在網(wǎng)絡(luò)之上的龐大生態(tài)系統(tǒng)。

什么限制了智能合約的發(fā)展？

區(qū)塊鏈不可能三角的概念由以太坊創(chuàng)始人Vitalik Buterin提出，它指的是在區(qū)塊鏈上無法同時實(shí)現(xiàn)以下三個目標(biāo)：去中心化、安全性和可擴(kuò)展性。智能合約也同樣存在不可能三角：去中心化，可擴(kuò)展性，圖靈完備性。比特幣和以太坊有很多相似之處，但因?yàn)榇嬖陂L期遠(yuǎn)景差異和限制，兩者成為兩個不同的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)。

比特幣和以太坊對比圖

以太坊長期以來在可擴(kuò)展性方面難以突破。以太坊吞吐量低、處理速度慢，這是因?yàn)樗鼉?yōu)先考慮去中心化和安全性，而不是可擴(kuò)展性(可擴(kuò)展性三難困境)。也正因?yàn)橐蕴辉诳蓴U(kuò)展性方面存在瓶頸，即使它具有圖靈完備性，仍然難以稱作智能合約的最終形態(tài)。

比特幣如何克服智能合約的可擴(kuò)展性難題？

比特幣鏈上可擴(kuò)展性一直是長久以來的難題，要在比特幣上完成智能合約方案，要么在比特幣主鏈上創(chuàng)建，要么在比特幣分層解決方案上創(chuàng)建。近年來出現(xiàn)的比特幣鏈上可擴(kuò)展性的分層解決方案，如 RGB 協(xié)議等，使比特幣的智能合約功能實(shí)現(xiàn)快速迭代，解決不可能三角的可擴(kuò)展性限制。

區(qū)塊鏈不可能三角

比特幣主鏈上的智能合約

比特幣的腳本語言Script過于簡單，這使得復(fù)雜的智能合約很難部署在基礎(chǔ)層上。自誕生之日起，比特幣就被設(shè)計(jì)得簡單且相對不需修改，以確保區(qū)塊鏈的完整性和持久性。雖然協(xié)議的升級會定期發(fā)生，但它們并不意味著徹底改變區(qū)塊鏈，而只是在邊緣提供微小的改進(jìn)。

比特幣的底層仍然具有許多基本的智能合約功能。

? 付費(fèi)公鑰哈希 (P2PKH)

Pay-to-Public-Key-Hash 是用于比特幣交易的常見合約，該腳本創(chuàng)建由公鑰執(zhí)行的合約，并由相應(yīng)私鑰創(chuàng)建簽名。

? 多重簽名（Multisig）

多重簽名是一種比特幣地址，需要多方批準(zhǔn)交易才能完成，最常用于執(zhí)行各方之間的協(xié)議，其中必須收集預(yù)定義數(shù)量的簽名才能釋放資金或執(zhí)行某些其他操作。

? 哈希時間鎖定合約（HTLC）

哈希時間鎖定合約是一種有條件的比特幣交易，具有有時限的意外情況。這些時間限制是硬編碼的，BTC 僅在特定時間和日期（或區(qū)塊）發(fā)布。如果在預(yù)設(shè)的截止日期之前未滿足合同中的某些要求，則交易將被取消。

? 謹(jǐn)慎日志合約 (DLC)

DLC利用預(yù)言機(jī)執(zhí)行無需信任的點(diǎn)對點(diǎn)交易。這些預(yù)言機(jī)能夠評估現(xiàn)實(shí)世界事件的結(jié)果，并為比特幣智能合約提供鏈上信息。當(dāng)兩個相關(guān)方承諾根據(jù)未來結(jié)果達(dá)成貨幣協(xié)議時，最常使用 DLC。

? 付費(fèi)到 Taproot (P2TR)

Pay-to-Taproot 是一個用于發(fā)送比特幣的腳本，它引入了 Merkle 樹和 Schnorr 簽名。這些交易提供更好的安全性、更低的交易費(fèi)用和更大的靈活性。這種形式的合同最近是由于Taproot 升級而實(shí)施的。

分層執(zhí)行的比特幣智能合約優(yōu)勢

比特幣層的獨(dú)特之處在于它們可以向網(wǎng)絡(luò)引入新功能，而無需對主鏈進(jìn)行任何修改。無需更改比特幣代碼，即可引入創(chuàng)新和其他實(shí)驗(yàn)性開發(fā)，這樣，比特幣的核心就可以始終保持簡單，并且不受其上構(gòu)建的內(nèi)容的影響。

所有比特幣層交易最終都在比特幣基礎(chǔ)層上結(jié)算，這意味著每筆交易的歷史都將被寫入比特幣的分類賬中。驗(yàn)證程度是區(qū)塊鏈與任何其他網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別所在，要更改比特幣層交易，則要更改主鏈交易。

分層執(zhí)行的比特幣智能合約具有一些關(guān)鍵優(yōu)勢。

? 更強(qiáng)的可編程性：分層智能合約通過訪問其自身的全局狀態(tài)來克服比特幣腳本語言的有限功能，各層可以拓寬在比特幣之上構(gòu)建內(nèi)容的可能性。

? 更高的可擴(kuò)展性：在可擴(kuò)展解決方案上部署智能合約意味著交易的處理速度可以顯著加快。目前，基礎(chǔ)層每秒只能處理大約 5–7 個交易。而分層方案可以在將交易發(fā)送到主鏈進(jìn)行最終結(jié)算之前將其捆綁。這極大地提高了比特幣的吞吐量及其作為具有數(shù)百萬日常交易的可擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)的可行性。

? 提高效率。 改進(jìn)的可擴(kuò)展性與更快的交易和更便宜的成本齊頭并進(jìn)。較短的出塊時間可以加快確認(rèn)速度，而與主鏈相比，分層交易的交易成本顯著降低。此外，分層交易減少了基礎(chǔ)層發(fā)生的混亂，并提高了整個網(wǎng)絡(luò)的性能。

反觀比特幣生態(tài)，在完成隔離見證之后，全力朝向閃電網(wǎng)絡(luò)、側(cè)鏈等 Layer2 方向發(fā)展。比特幣 Layer1 擴(kuò)容方案的復(fù)雜度高，更被社區(qū)接受的是基于比特幣 Layer1 構(gòu)建新的 Layer2，既兼容并且不影響比特幣系統(tǒng)，同時又解決鏈上擁堵的問題。于是對比特幣智能合約的想象空間就落到了圖靈完備性上。

為什么 RGB 協(xié)議或?qū)⑹侵悄芎霞s終極形態(tài)？

作為比特幣分層解決方案的一種形式，RGB 協(xié)議在智能合約領(lǐng)域爆發(fā)出實(shí)現(xiàn)未來大規(guī)模應(yīng)用的巨大潛力。在比特幣分層解決方案中，RGB 協(xié)議和 BitVM 是唯二可以實(shí)現(xiàn)“可擴(kuò)展性”，“圖靈完備性”和“去中心化”三者平衡的。

RGB 是一種開源協(xié)議，他基于比特幣的協(xié)議，借助閃電網(wǎng)絡(luò) (LN)，執(zhí)行智能合約。RGB 是建立在比特幣區(qū)塊鏈工作量證明 (PoW)共識層之上的協(xié)議。它利用閃電網(wǎng)卻不需要對協(xié)議進(jìn)行修改，同時利用 RGB 可以發(fā)行和管理可編程資產(chǎn)和私有資產(chǎn)。RGB 通過在兩方（例如 LN 通道）之間執(zhí)行私人智能合約來解決可擴(kuò)展性問題。它的開發(fā)是為了改進(jìn)彩色硬幣并將比特幣區(qū)塊鏈上的數(shù)字資產(chǎn)代幣化。

客戶端驗(yàn)證

RGB 的核心功能之一是客戶端驗(yàn)證，這是 Peter Todd 提出的概念。客戶端驗(yàn)證由 RGB 模式提供支持，這是用戶在各方之間創(chuàng)建智能合約協(xié)議的方式。這種驗(yàn)證方法利用了比特幣區(qū)塊鏈共識機(jī)制的強(qiáng)度和安全性，同時將 RGB 的智能合約代碼和數(shù)據(jù)帶離區(qū)塊鏈。由于比特幣支持智能合約執(zhí)行環(huán)境的能力有限，RGB 將執(zhí)行和驗(yàn)證帶到區(qū)塊鏈鏈下，同時 RGB 交易不包含在比特幣或閃電交易中，從而讓參與者受益于比特幣共識層的安全性，同時提高靈活性和可擴(kuò)展性。

除了鏈下存儲交易數(shù)據(jù)之外，RGB 交易還被分配到使用一次性密封件的 UTXO 集，以關(guān)閉比特幣交易輸出，作為另一種安全措施。密封可防止兩個不同方提供相同數(shù)據(jù)的不同版本。因此，它們允許符合條件的各方驗(yàn)證智能合約的狀態(tài)歷史記錄。

RGB 智能合約、架構(gòu)和驗(yàn)證

RGB 智能合約由狀態(tài)、所有者和參與者可以執(zhí)行以更新狀態(tài)的操作組成。RGB 的 Schema 在創(chuàng)世級別定義了每個狀態(tài)驗(yàn)證規(guī)則，確保每個連續(xù)的狀態(tài)所有者使用相同的 Schema 來驗(yàn)證歷史記錄。因此，該模式保證了社會共識、驗(yàn)證和智能合約狀態(tài)。

核心驗(yàn)證邏輯使用 Rust — — 一種與圖靈機(jī)等效的確定性智能合約語言。所有特定于合約的驗(yàn)證邏輯都在 Alluvium 虛擬機(jī) ( AluVM，Algorithm & Logical Unit Virtual Machine) 上運(yùn)行 — — 高度確定性且無異常的 VM，來提供獨(dú)立于平臺的指令集。

其他可以實(shí)現(xiàn)圖靈完備的比特幣智能合約：

? BitVM：2023年10月白皮書發(fā)布，BitVM 采用類似 Rollups 的思想在鏈下執(zhí)行復(fù)雜程序，再將關(guān)鍵的證據(jù)放到鏈上。同樣是為比特幣帶來圖靈完備的智能合約，但BitVM 對于計(jì)算能力提出極高要求，僅有理論可執(zhí)行性。可拓展性和商業(yè)落地有待更進(jìn)一步了解。

克服智能合約“不可能三角”的 RGB 和 BitVM

總結(jié)

比特幣是去中心化“數(shù)字黃金”，它也是執(zhí)行智能合約的平臺。目前，大量比特幣處于閑置狀態(tài)。大約 76% 的比特幣供應(yīng)仍然缺乏流動性，沒有交易歷史。通過智能合約的擴(kuò)展，有機(jī)會將比特幣生產(chǎn)力提升到新的水平。通過 RGB 協(xié)議等融合圖靈完備的智能合約功能的比特幣生態(tài)協(xié)議，開發(fā)人員可以將更多智能合約編程到網(wǎng)絡(luò)中，從而加速比特幣作為價值存儲和金融服務(wù)層的主流采用。

作為一種高度去中心化、安全且持久的區(qū)塊鏈，比特幣未來可以作為更多鏈上經(jīng)濟(jì)活動的基礎(chǔ)。相信未來比特幣可能很快就會成為智能合約、去中心化應(yīng)用程序和 Web3 基礎(chǔ)設(shè)施未來的頂級生態(tài)系統(tǒng)。在這個不斷變化的領(lǐng)域中，比特幣的角色和能力可能會超出我們當(dāng)前的想象，正如我們對“智能合約”一詞含義的理解一樣不斷發(fā)展和深化。