Arch 在尊重比特币确立的主权原则的同时，通过图灵完备的可编程性增强了BTC的原生层功能，解锁了BTC第 1 层的可编程性。
关于BTC无法运行智能合约的原因有很多讨论，主要有以下三个原因：
- 有限的脚本语言：比特币脚本的功能被刻意限制，以确保安全性和简单性。它缺乏以太坊等平台使用的语言中的图灵完备性，限制了比特币智能合约可以执行的逻辑和条件类型。
- 数据和状态存储：比特币的区块链针对存储交易数据进行了优化，而不是存储复杂智能合约所需的状态信息。比特币的设计缺乏状态性，这使得实现根据不同条件进行交互和更新的动态智能合约变得具有挑战性。
- 执行环境：比特币缺乏能够运行复杂智能合约的原生执行环境。支持高级 dApp 的平台（如以太坊）拥有虚拟机 (EVM)，可为执行智能合约提供受控环境。比特币的架构不包含用于处理复杂去中心化应用程序的类似组件。
到目前为止， BTC生态系统已经有几种第 2 层解决方案试图解决这些基础缺陷，但这些解决方案通常强迫用户（接收者）将其资产桥接至信任环境，通常是多重签名账户，这违背了比特币的第一条规则：“不是你的钥匙，就不是你的比特币”。
Arch 如何实现BTC第 1 层的可编程性？
Arch 的结构由两层组成，旨在增强比特币的功能，由 ZKVM 和去中心化验证网络组成。这两部分共同构成了比特币上的无需信任的执行层。这种整合不仅保留了比特币的安全性和流动性，还显著增强了其功能，允许在比特币上实现快速、安全且完全可验证的智能合约。
核心思想是通过在交易中存储额外数据来实现的。数据可用性的提高为在区块链上直接嵌入状态信息和元数据开辟了新的可能性，这对于需要可访问和可验证状态数据的智能合约等应用程序至关重要。
什么是“状态链”？UTXO 将状态保留在智能合约地址内，将其与执行分离以提高效率和安全性。状态与执行的分离允许更具表现力的智能合约，从而促进灵活的开发环境。
该协议实施了证明者-验证者模型，其中序列化的智能合约交易在池中等待执行。证明者检索并执行交易，生成验证者使用的收据，验证者使用类似于权益证明模型的Threshold签名机制来验证这些收据。
Arch 中的事务流程：
- 步骤 1：比特币交易调用智能合约，包括执行所需的基本信息，例如最新状态、部分签名的比特币交易 (PSBT) 和智能合约输入。Arch Indexer 持续监控新的比特币区块，检查其中的每笔交易是否进行此调用。
- 步骤 2：检测到交易后，Arch 解析详细信息并继续执行智能合约。随后，智能合约生成结果状态和未签名的交易，反映执行过程中的资产转移，以及验证智能合约执行的证据。
- 步骤 3：所有信息都传输到验证网络，尤其是传输到领导节点。在每个 Arch 时期，都会根据权益随机选择一个领导者。领导节点将收到的信息传播给网络中的所有其他节点。
- 步骤 4：每个节点验证证明并将状态更改合并到交易中，然后对交易进行背书。领导者从这些节点收集签名，直到达到预定义的Threshold。步骤 5：一旦交易被足够数量的节点签名，它就可以在比特币网络上广播。
总而言之，Arch 解决了BTC第 1 层如何可编程的两个核心问题：
首先，如何在比特币第 1 层上生成没有私钥的签名？（例如，以太坊的解决方案涉及受信任合约支持的资产转移）。Arch 使用Threshold签名方案 (TSS)，允许验证网络共享密钥并代表用户签署交易。
第二，Indexer 的实际作用，它的作用类似于一个计算模块，索引完成计算之后，谁来撮合整个交易？一旦用户签署了比特币交易，它也是一个智能合约调用交易。比特币交易包括 Arch VM 捕获的所有信息，将数据输入和智能合约调用信息传递给 zkvm 进行处理，生成输出（结果状态、未签名的交易和有效性证明）。
这一过程实现了 Layer 1 上的可编程性，同时 Arch 还实现了智能合约调用其他智能合约的机制，在被调用的智能合约完成处理之前暂停执行，从而实现不同智能合约之间的无缝交互和协调。
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