아치는 비트코인의 토대가 된 주권 원칙을 존중하면서 튜링 완전 프로그래밍 기능으로 네이티브 BTC 레이어를 강화하여 BTC 레이어의 프로그래밍 가능성을 열어줍니다.
BTC가 스마트 콘트랙트를 실행할 수 없는 이유에 대해서는 여러 차례 논의된 바 있으며, 그 이유는 크게 세 가지로 나눌 수 있습니다:
1. 제한된 스크립팅 언어: 비트코인의 스크립팅 언어인 스크립트는 보안과 단순성을 보장하기 위해 의도적으로 기능이 제한되어 있습니다. 이더리움과 같은 플랫폼에서 사용하는 언어의 튜링 완전성이 부족하여 비트코인 스마트 콘트랙트에서 실행할 수 있는 로직과 조건의 유형이 제한됩니다.
2. 데이터 및 상태 저장: 비트코인의 블록체인은 복잡한 스마트 컨트랙트에 필요한 상태 정보보다는 트랜잭션 데이터를 저장하는 데 최적화되어 있습니다. 비트코인 설계에 상태 저장성이 없기 때문에 다양한 조건에 따라 상호 작용하고 업데이트할 수 있는 동적 스마트 컨트랙트를 구현하기가 어렵습니다.
3. 실행 환경: 비트코인에는 복잡한 스마트 컨트랙트를 실행할 수 있는 기본 실행 환경이 없습니다. 이더리움과 같은 고급 디앱을 지원하는 플랫폼에는 스마트 컨트랙트 실행을 위한 제어 환경을 제공하는 가상 머신(EVM)이 있습니다. 비트코인의 아키텍처에는 복잡한 탈중앙화 애플리케이션을 처리하기 위한 유사한 구성 요소가 포함되어 있지 않습니다.
지금까지 비트코인 생태계에는 이러한 기본 요소의 부재를 해결하려는 레이어 2 솔루션이 상당수 존재했지만, 이러한 솔루션은 모두 사용자(수신자)가 자신의 자산을 신뢰할 수 있는 환경(일반적으로 다중 서명 계정)에 일방적으로 연결해야 합니다. 이는 비트코인의 첫 번째 규칙인 '개인 키 없이는 비트코인도 없다'를 위반하는 것입니다.
아치 네트워크는 비트코인 네이티브 애플리케이션 플랫폼입니다. 이는 아치 네트워크라고 통칭되는 분산형 검증자 네트워크와 결합된 러스트 기반 영지식 가상 머신인 ArchVM을 활용하는 새로운 아키텍처를 통해 비트코인에 스마트 계약 기능을 직접 제공합니다. ArchVM은 거래 검증을 위한 영지식 증명(ZKP)과 병렬 실행을 위해 설계된 SVM에서 영감을 받은 가상 머신으로, 거래 검증을 위한 영지식 증명과 결합하여 BTC에서 비트코인 기본 애플리케이션 플랫폼을 완성합니다. 네이티브 프로그래밍 기능을 갖춘 BTC.
아치가 구체적으로 어떻게 BTC에 프로그래밍 기능을 제공하는지 살펴보겠습니다.
아치는 비트코인의 기능을 향상시키기 위해 설계된 두 가지 레이어로 구성되어 있으며, ZKVM과 탈중앙화 검증 네트워크로 구성됩니다. 이 두 부분은 함께 비트코인에 직접적으로 신뢰가 필요 없는 실행 계층을 형성합니다. 이러한 통합은 비트코인의 보안과 유동성을 보존할 뿐만 아니라 기능을 크게 향상시켜 비트코인에서 빠르고 안전하며 완벽하게 검증 가능한 스마트 콘트랙트를 생성합니다.
이는 트랜잭션에 추가 데이터를 저장할 수 있게 함으로써 한 문장으로 요약할 수 있습니다. 이러한 데이터 가용성 증가는 체인에 직접 상태 정보와 메타데이터를 포함할 수 있는 새로운 가능성을 열어주며, 이는 접근 가능하고 검증 가능한 상태 데이터를 필요로 하는 스마트 콘트랙트와 같은 애플리케이션에 매우 중요합니다.
아치 네트워크는 단일 트랜잭션으로 상태 변경을 제출하는 고유한 "상태 체인" 프로세스를 통해 서수를 활용하여 수수료를 절감하고 원자 실행을 보장함으로써 비트코인 계층의 상태 관리에 대한 혁신적인 접근 방식을 취합니다.
"스테이트 체인"이란 무엇인가요?
UTXO는 스마트 컨트랙트의 주소 내에 상태를 유지하여 실행과 분리함으로써 효율성과 보안을 향상시킵니다. 상태와 실행을 분리하면 스마트 컨트랙트를 더욱 표현할 수 있고 유연한 개발 환경을 조성할 수 있습니다.
이 프로토콜은 직렬화된 스마트 콘트랙트 트랜잭션이 풀에서 실행을 기다리는 증명자-검증자 모델을 구현합니다. 증명자는 트랜잭션을 검색하고 실행하여 검증자가 사용할 영수증을 생성하고, 검증자는 관심 증명 모델과 유사한 임계값 서명 메커니즘을 사용하여 이를 검증합니다.
u 상태와 실행 분리: 이러한 설계 선택은 보다 표현력이 풍부한 스마트 컨트랙트와 혁신적인 사용 사례를 가능하게 하여 유연한 개발 환경을 촉진합니다.
u 제로 지식 가상 머신(ZKVM) 사용: 아치 네트워크는 RISC-V 마이크로프로세서와 유사한 선도적인 범용 ZKVM인 RISC Zero를 활용하며 Rust, C, C++와 같은 언어를 지원합니다.
u 계약별 키: 각 계약에는 취약성을 방지하기 위해 고유한 키가 있으며, 배포 시 무작위 키 쌍이 생성되어 계약이 키를 공유하지 않고 무결성을 유지하도록 보장합니다.
아치의 트랜잭션 프로세스는 어떻게 진행되나요?
1단계: 스마트 콘트랙트는 최신 상태, 부분적으로 서명된 비트코인 트랜잭션(PSBT), 스마트 콘트랙트 입력 등 실행에 필요한 기본 정보를 포함하는 비트코인 트랜잭션을 통해 호출됩니다. 또한 새로운 비트코인 블록을 지속적으로 수신 대기하고 각각의 새로운 비트코인 블록의 트랜잭션이 이 호출과 일치하는지 확인하는 아치 인덱서가 있습니다.
2단계: 트랜잭션을 감지하면 아치는 관련 세부 정보를 파싱하고 스마트 콘트랙트 실행을 진행합니다. 그런 다음 스마트 콘트랙트는 실행 중인 자산 전송을 반영하는 결과 상태와 서명되지 않은 트랜잭션, 그리고 스마트 콘트랙트의 실행을 검증하는 증명을 생성합니다.
3단계: 모든 것이 검증자 네트워크, 특히 리더 노드로 전송됩니다. 각 아치 에포크 동안 리더는 지분율에 따라 무작위로 선출됩니다. 리더 노드는 수신한 정보를 네트워크의 다른 모든 노드에 전파합니다.
4단계: 각 노드는 증명의 유효성을 검사하고 상태 변경 사항을 트랜잭션에 병합한 다음 트랜잭션을 승인합니다. 리더는 미리 정의된 임계값에 도달할 때까지 이러한 노드로부터 서명을 수집합니다.
5단계: 트랜잭션이 충분한 수의 노드에 의해 서명되면 비트코인 네트워크에 브로드캐스트될 수 있습니다.
요약하자면, 아치는 BTC 레이어1의 프로그래밍 가능성에 대한 두 가지 핵심 문제를 해결합니다:
첫째: 비트코인 레이어1에서 개인 키 없이 어떻게 서명을 생성할 수 있는가? (예를 들어, 이더리움의 솔루션은 신뢰할 수 있는 컨트랙트로 뒷받침되는 자산 전송입니다).
- 아치는 임계값 서명 체계(TSS)를 사용해 검증 네트워크가 사용자를 대신해 키를 공유하고 트랜잭션에 서명할 수 있도록 합니다.
둘째: 인덱서는 실제로 계산을 담당하는 모듈처럼 작동하며, 인덱스가 계산을 완료한 후 누가 전체 거래를 일치시킬까요?
- 사용자가 스마트 콘트랙트 호출이기도 한 비트코인 트랜잭션에 서명하면, 비트코인 트랜잭션은 Arch VM이 캡처한 모든 정보를 포함하고 데이터 입력과 스마트 콘트랙트 호출 정보를 처리하기 위해 zkvm에 전달하여 출력(결과 상태, 서명되지 않은 거래, 유효성 증명)을 생성합니다.
이러한 일련의 프로세스를 통해 레이어 1 수준에서 프로그래밍이 가능하며, 또한 아치는 스마트 콘트랙트가 다른 스마트 콘트랙트를 호출할 수 있는 기능을 구현하여 호출된 스마트 콘트랙트가 처리를 완료할 때까지 호출된 스마트 콘트랙트의 실행을 일시적으로 중단할 수 있습니다. 이 메커니즘은 서로 다른 스마트 콘트랙트 간의 원활한 상호작용과 조정을 가능하게 합니다.
아치의 생태계와 기회:
아치는 이미 레이어1 네이티브의 스테이블코인, 솔과 비트코인의 이전 탈중앙화 브리지, 레이어1 네이티브의 덱스 등과 같은 많은 생태계를 보유하고 있으며, 더 많은 개발자들이 아치 네트워크에 참여할 수 있습니다.
현재 아치는 레이어 1에서 프로그래밍 가능성과 실행 기능을 잠금 해제하는 데 집중하고 있습니다. 레이어 2와 레이어 3은 소액의 빈번한 거래를 위한 장소가 될 것이며, 레이어 1은 더 비싼 비트코인 자산을 처리할 것입니다. 아치가 BTC 레이어 1에서 디파이를 위한 프로그래밍 비트의 잠금을 해제하면, 레이어 2나 레이어 1.5 또는 앱 체인 등 확장성을 다룰 것입니다.
그 동안 아치의 목표는 탈중앙화된 검증 노드 네트워크를 생성하여 네트워크를 확장하는 것입니다. 초기에는 안정성과 보안을 보장하기 위해 일부 신뢰할 수 있는 노드로 시작될 것입니다. 시간이 지남에 따라 더 많은 커뮤니티의 참여를 장려하여 네트워크를 확장하고 완전한 탈중앙화 모델로 전환하는 전략이 포함됩니다. 이러한 확장은 네트워크의 복원력, 탈중앙화, 신뢰성을 높여 개발자와 사용자에게 더욱 매력적인 네트워크가 될 것입니다. 때가 되면 개발자들이 주목할 만한 참여 기회가 더 많아질 것입니다.
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