AVMの説明：アナログベースの仮想マシン上のビットコイン・スマートコントラクト

著者：BitcoinSquare

ちょうど今週、@atomicalsxyzは、その最新のリリースしました。AVM仮想マシンのホワイトペーパーは、昨年の$ATOMや$quarkなどのARC-20トークンが年またぎでヒットしたことをまだ覚えていると思いますが、Atomicalsプロトコルは、このAVMのホワイトペーパーは、その後のビットコインエコシステムにとって、どのような影響があるのか、具体的に説明しています。

I.背景

ビットコインのエコシステムは、Segwit、Taproot、Schnorr、MAST、などのプロトコルの開発とともに進化しています。Taproot Scriptsなどの技術アップデートが導入され、新しいアプリケーションの作成につながりました。これを基盤にビットコイントークンの発行方法も数多く誕生し、ビットコインのエコシステムの継続的な発展にも貢献している。

Ordinalsプロトコルの誕生は、ビットコインネットワークにおけるsatoshiの概念と密接に関係している。このプロトコルは、OrdinalsとInscriptionsの概念を導入しています。オーディナルは、各サトシにマイニングされた順に割り当てられる一意の番号であり、そのサトシがウォレットからウォレットへどのように転送されても、オーディナル識別子は同じままである。インスクリプションはサトシにメッセージを焼き付けることで達成される。SegWitとTaprootを組み合わせることで、Ordinalsプロトコルはビットコインブロックチェーン上の各サトシに対して4MB未満のInscriptionと呼ばれるファイルの書き込みを可能にする。ビットコインのエコシステムが進化する中、Ordinalsの創設者であるケイシーは、BRC-20の代替としてRunesを使用することを提案した。BRC-20と比較して、Runesはサーバーのコンセンサスレイヤーを減らし、シンプルになる一方で、オフチェーンデータに依存せず、ネイティブトークンを必要としないため、ビットコインのネイティブUTXOモデルに完璧に適合する。

そして、これから紹介するAtomicalsプロトコルの誕生も偶然の産物で、当初、創設者のアーサー氏は、Ordinalsプロトコルがリリースされた当初、それをベースにDIDプロジェクトを開発したいと考えていたが、その過程でいくつかの制約が見つかり、2023年5月2023年5月にプロトコルの構想をツイートし、昨年9月に本稼働した。AtomicalsのARC-20のコンセプトは、多くの人が理解しているようなインスクリプション・プロトコルというよりは、ビットコインの最小単位であるサトシを基本的な「原子」として使用するカラーリング・コインであり、トークンの各単位が少なくとも1つのサトシによって裏打ちされているという点でユニークであり、トークンの送受信にUTXO（Unspent Transaction Output）アーキテクチャの使用を基本としている。各トークンユニットは少なくとも1つのサトシユニットによって裏打ちされ、UTXOアーキテクチャを使用したビットコインの送受信と同じルールに従って動作する点がユニークです。

取引の履歴を追跡し、現在のARC-20の資産残高を計算する際には、ARC-20トークンに関連付けられたビットコインUTXOを確認するだけでよく、チェーン外のストレージモジュールから追加のデータを取得する必要はありません。これがARC-20と、一般的にオフチェーンインデクサーとオフチェーンストレージレイヤーに依存するBRC-20プロトコルの主な違いである。ARC-20プロトコルはインデクシングサーバーコストを大幅に削減し、分散化を高め、BTCと同じ原子性を維持しながら冗長トランザクションを生成せず、転送セキュリティのためにBTCネットワークに依存するため、幅広いネイティブアプリケーションの開発に適している。Atomicalsプロトコルは単なる資産発行ではなく、資産の流動性を高め、その機能を拡張するために、より豊かな利用シナリオをどのように提供するかが重要です。

2：AVMとは

ビットコインはもともと、いくつかのスクリプト・データ保存機能と基本的なOPコード・オペコードを備えたピアツーピアの電子マネーシステムとして設計されました。基本的なOPコードオプコードを備えたピアツーピアの電子マネーシステムとして設計されましたが、現在までのビットコイン上のすべてのオーバーレイプロトコルは、固定または事前定義されたステートマシンをベースにしています。すべてのオーバーレイプロトコルは、基本的に2つのステートマシンを共有しています。1つはデジタルアセットを作成するためのシグナリング用、もう1つはそれらのデジタルアセットの転送を管理するためのものです。ステートマシンのルールは基本的に不変であり、それぞれのオーバレイプロトコルのインデクサにハードコーディングされています。

しかし、UTXOモデルと定義済みの状態遷移ルールの制限により、このステートレスモデルでは、BTCの単一アセットの限られた管理しか扱うことができません。BRC20、ARC20、Runeなどの新しいアセットをビットコインネットワークに追加するためには、これらのアセットの保管、トランザクション、状態変化を記録するために、より複雑な動的「ステートマシン」モデルが必要になります。1つのアプローチは、前回の記事で紹介したNervos Network、RGB、Lightning Networkなどの外部プロトコルやレイヤー2ソリューションを使用して、オフチェーンで「ステートマシン」モデルを構築することです。もう1つのアプローチは、スクリプトの機能を直接拡張して、CovenantやRunesなどの新しいオペコードやストレージスペースを追加することです。もう1つのアプローチは、CovenantやOP_CAT、その他のBIP提案のように、新しいオペコードやメモリを追加してスクリプトスクリプトの機能を直接拡張することである。問題は、最初のアプローチは短期間でコンセンサスを得るのが難しく、2番目のアプローチは不確実であるということです。

一方、AVM仮想マシンは、メインのビットコインネットワーク上に直接仮想マシンの実行環境を構築することで、中間的なソリューションを提供し、特別な処理を伴う複雑なアセットの作成と転送を可能にし、アプリケーション開発者がデジタルアセットに対して完全にカスタマイズして任意のルールを定義できるようにします。基本的なアイデアは、開発者がスマートコントラクトコードをトランザクションのデータセグメントに配置し、関係者全員で実行できるようにすることだ。ブロックチェーン上にコードを保存することで、異なる関係者は同じ方法でロジックを実行することで、簡単に状態を同期させることができます。

Three: How it works

私たちは皆、スマートコントラクトプログラミング言語が少なくとも以下の主要な属性を持つべきであることを知っています：予測可能なランタイム、チューリング完全性、リソースに制約のあるシステムでの効率的な実行。リソースに制約のあるシステム。上記の要件の観点から、ビットコインスクリプトはデジタル資産の作成と移転のルールを定義するための命令セットとして適しています。スマートコントラクトのプログラムコードはビットコイントランザクションに格納され、オーバーレイプロトコルのインデクサがこのコードを実行してさまざまなメソッド呼び出しや状態遷移を行う。関係者全員が同じロジックを実行し、同じ状態遷移に到達することで、自発的なコンセンサスが得られます。

ビットコインの仮想マシンとそのスクリプトインタプリタをエミュレートすることで、デジタル資産をオーバーレイするさまざまなスマートコントラクトが作成され、実行される。ビットコインのブロックチェーンはタイムスタンプとデータプロバイダとして機能し、スマートコントラクトプログラムをチェーン上に保存しますが、これらのプログラムの実行はサンドボックスのランタイムでオーバーレイプロトコルインデクサーによって実行されます。

1.ビットコイン・スクリプティング・エミュレーション：ビットコイン命令セットは、デュアルスタックPDAによってチューリング完全性特性を実装しています。align: left;">2.サンドボックス化された実行環境：シミュレータ全体が制御された隔離された環境にあり、サンドボックス内とその外での実行が互いに干渉しないようになっています。

3.ステートハッシュ：参加者は、インデクサのステートが正しく同期されていることを検証することができ、ステートの不整合が潜在的に攻撃的であることを防ぎます。攻撃性を防ぐことができます。

簡単に言えば、AVMは、サンドボックス環境として知られる各BTCメインネットトランザクションに特別なエンコードおよびデコード方法を導入することで、現在のBTCの限られたストレージスペースとOPコード処理フレームワークを活用する簡単な方法です。注目すべき違いは、ロックスクリプト（scriptPubKey）とアンロックスクリプト（scriptSig）の実行を直接受け入れること、またトークンの状態や保護されたメモリのスナップショットなど、他のさまざまなデータと同様に、この環境は独立して、資産の保存、トランザクションのロギングなどのすべての範囲を行うことができ、その結果、複雑なスマートコントラクトの処理、状態の同期と検証が可能になることです。

今後の展開

スマートコントラクトやdAppsを扱える高度な実行環境を提供するAVMには、今後どのような可能性があるのでしょうか？AVMは、スマートコントラクトやdAppsを扱える高度な実行環境を提供し、カスタム命令セットによる性能向上や、Gas手数料の削減、状態遷移の最適化による並列処理の増加など、スループットやスケーラビリティの向上を実現します。同時に、AVMは相互運用性とクロスチェーン通信を可能にします。簡単に言えば、AVMによってAtomicalsプロトコルはこれまでの単純なトークン発行の仕組みを超えた様々なタスクを実行できるようになる。資産の発行、資産の管理、その他のニーズを満たす基盤ができて初めて、ビットコインのエコシステムが真に発展し、より大規模なアプリケーションやシステムアーキテクチャを実装できるようになるのです。

AVMにはARC20アセットしか操作できないなど多くの制限があり、メインネットのブロック外の速度とレートでのスマートコントラクトのレイヤーが利用可能かどうかはまだ未知数であり、ビットコインのスクリプト言語はリソースに制約のある環境で使用されるように設計されているにもかかわらず、複雑なスマートコントラクトは大量の計算リソースを消費する可能性があります。実行効率についてはまだ疑問が残る。しかし、その出現は依然としてエキサイティングであり、さらなる技術的ブレークスルーを期待している。