AVM: 시뮬레이션 가상 머신 기반 비트코인 스마트 계약

就在本周，++@atomicalsxyz++ 발표한 최신 AVM 가상 머신 백서입니다. 여러분은 작년의 $ATOM과 연말에 거래된 $quark 등 ARC-20 토큰을 기억하실 것입니다. Atomicals 프로토콜의 AVM 백서가 구체적으로 무엇을 다루고 있으며, 이후 비트코인 생태계에 어떤 영향을 미칠지 분석해 보겠습니다.

일, 배경

비트코인 생태계의 발전과 함께 Segwit, Taproot, Schnorr, MAST 및 Taproot Scripts와 같은 기술의 업데이트가 새로운 응용 프로그램의 출현을 촉진했습니다. 이러한 기반 위에서 많은 비트코인 토큰 발행 방식이 탄생하였고, 비트코인 생태계의 지속적인 발전을 촉진했습니다.

Ordinals 프로토콜의 탄생은 비트코인 네트워크의 satoshi(사토시) 개념과 밀접한 관련이 있습니다. 이 프로토콜은 서수(Ordinals)와 명문(Inscriptions) 개념을 도입했습니다. 서수는 각 사토시에 채굴 순서에 따라 고유 번호를 할당하며, 사토시가 서로 다른 지갑 간에 어떻게 이동하든 그 서수 식별자는 항상 변하지 않습니다. 명문(Inscriptions)은 사토시에 정보를 새기는 방식으로 구현됩니다. SegWit와 Taproot를 결합하여, Ordinals 프로토콜은 비트코인 블록체인에서 각 사토시에 4MB 미만의 파일을 새길 수 있도록 허용합니다. 비트코인 생태계의 발전과 함께 Ordinals의 창립자 Casey는 BRC-20의 대안으로 Runes 사용을 제안했습니다. BRC-20에 비해 Runes는 서버 합의 계층을 줄이고, 더 간단해졌으며, 체인 외 데이터에 의존하지 않고, 원주율 토큰도 필요하지 않아 비트코인의 원주율 UTXO 모델에 매우 적합합니다.

우리가 소개할 Atomicals 프로토콜의 탄생도 우연의 일치입니다. 처음 창립자 Arthur는 Ordinals 프로토콜이 발표되었을 때 그 기반 위에서 DID 프로젝트를 개발하고자 했으나, 과정 중에 몇 가지 한계를 발견했습니다. 이후 2023년 5월 트위터에 프로토콜에 대한 구상을 게시하였고, 작년 9월에 공식 출시되었습니다. Atomicals의 ARC-20 개념은 사실 많은 사람들이 이해하는 명문 프로토콜이 아니라, 오히려 일종의 염색 코인으로, 비트코인의 최소 단위인 sat를 기본 "원자"로 사용합니다. 그 독특한 점은 각 토큰 단위가 최소한 하나의 사토시 단위로 지원되며, 사용되지 않은 거래 출력 UTXO 구조에 따라 비트코인을 송수신하는 동일한 규칙으로 작동합니다.

역사 거래 기록을 추적하고 현재 ARC-20 자산 잔액을 계산할 때, 사람들은 ARC-20 토큰과 관련된 비트코인 UTXO만 확인하면 되며, 체인 외 저장 모듈에서 추가 데이터를 검색할 필요가 없습니다. 이 점이 ARC-20과 BRC-20 프로토콜 간의 주요 차이점입니다. BRC-20 프로토콜은 일반적으로 체인 외 인덱서와 체인 외 저장 계층에 의존합니다. ARC-20 프로토콜은 인덱스 서버 비용을 크게 줄이고, 탈중앙화 정도를 높이며, 그 전송의 안전성은 BTC 네트워크에 의존하고, 중복 거래를 발생시키지 않으며, BTC와 동일한 원자성을 유지하여 다양한 원주율 응용 프로그램 개발에 적합합니다. Atomicals 프로토콜은 단순히 자산 발행을 목표로 하지 않으며, 자산에 더 풍부한 사용 시나리오를 제공하여 유동성을 강화하고 기능적으로 더 많은 확장을 추구합니다.

이, AVM은 무엇인가

비트코인은 처음에 P2P 전자 현금 시스템으로 설계되었으며, 일정한 Script 스크립트 데이터 저장 능력과 기본 OP Codes 작업 코드를 갖추고 있습니다. 현재까지 비트코인에서 모든 커버 프로토콜은 고정 또는 미리 정의된 상태 기계에 기반하고 있습니다. 모든 커버 프로토콜은 기본적으로 두 가지 상태 기계를 공유합니다: 하나는 디지털 자산을 생성하기 위한 신호 전달에 사용되고, 다른 하나는 이러한 디지털 자산의 이전 관리를 위한 것입니다. 상태 기계 규칙은 본질적으로 변경할 수 없으며, 각 커버 프로토콜 인덱서에 하드코딩되어 있어 응용 프로그램 개발자는 디지털 자산의 동작을 사용자 정의할 수 없습니다.

그러나 UTXO 모델과 미리 정의된 상태 전환 규칙의 제한으로 인해, 이러한 무상태 모델은 BTC 단일 자산의 제한된 관리만 처리할 수 있습니다. 비트코인 네트워크에서 BRC20, ARC20, Runes와 같은 자산을 추가하려면 이러한 자산의 저장, 거래 및 상태 변화를 기록하기 위한 더 복잡한 동적 "상태 기계" 모델이 필요합니다. 한 가지 방법은 외부 프로토콜과 Layer 2 솔루션을 사용하는 것입니다. 예를 들어, 이전 기사에서 언급한 Nervos Network, RGB, 라이트닝 네트워크 등은 체인 외에서 "상태 기계" 모델을 구축합니다. 또 다른 방법은 Script 스크립트 기능을 직접 확장하여 새로운 작업 코드나 저장 공간을 추가하는 것입니다. 예를 들어, Covenant와 OP_CAT와 같은 BIP 제안이 있습니다. 그러나 문제는 첫 번째 방법이 단기간 내에 합의에 도달하기 어렵고, 두 번째 방법은 불확실성이 존재한다는 것입니다.

AVM 가상 머신은 두 가지 사이의 해결책을 제공합니다. 비트코인 메인넷에서 가상 머신 실행 환경을 직접 구축하여 복잡한 자산의 생성 및 이전을 특별한 처리 방식으로 구현하고, 응용 프로그램 개발자가 자신의 디지털 자산의 모든 규칙을 완전히 사용자 정의하고 정의할 수 있도록 허용합니다. 기본 아이디어는 개발자가 스마트 계약 코드를 거래 데이터 섹션에 배치하여 모든 관련자가 이를 실행할 수 있도록 하는 것입니다. 코드를 블록체인에 저장함으로써, 서로 다른 관련자는 동일한 방식으로 논리를 실행하여 상태를 쉽게 동기화할 수 있습니다.

삼, 작동 원리

우리는 스마트 계약 프로그래밍 언어가 최소한 다음과 같은 핵심 속성을 갖추어야 한다는 것을 알고 있습니다: 예측 가능한 실행 시간, 튜링 완전성 및 자원이 제한된 시스템에서의 효율적인 실행 능력. 위의 요구 사항을 고려할 때, 비트코인 스크립트는 디지털 자산 생성 및 이전 규칙을 정의하는 명령 집합으로 매우 적합합니다. 스마트 계약 프로그램 코드는 비트코인 거래에 저장되며, 커버 프로토콜 인덱서가 이러한 코드를 실행하여 다양한 방법 호출 및 상태 변환을 수행합니다. 모든 관련자는 동일한 논리를 실행하고 동일한 상태 변환에 도달하여 자발적인 합의를 형성합니다.

비트코인 가상 머신 및 그 스크립트 해석기를 시뮬레이션하여 다양한 커버 디지털 자산의 스마트 계약을 생성하고 실행합니다. 비트코인 블록체인은 타임스탬프 및 데이터 제공자로서 스마트 계약 프로그램을 체인에 저장하지만, 이러한 프로그램의 실행은 커버 프로토콜 인덱서가 샌드박스 실행 중에 수행합니다. 커버 프로토콜 인덱서 노드는 응용 프로그램 개발자, 서비스 제공자 및 사용자가 공동으로 운영하여 새로운 합의를 형성합니다:

1. 비트코인 스크립트 시뮬레이션: 비트코인 명령 집합은 이중 스택 PDA를 통해 튜링 완전 속성을 구현합니다;

2. 샌드박스 실행 환경: 전체 시뮬레이터는 통제된 격리 환경에 있어 샌드박스 내의 실행과 외부의 실행이 서로 간섭하지 않습니다;

3. 상태 해시: 참여자가 자신의 인덱서 상태가 올바르게 동기화되었는지 검증할 수 있게 하여 상태 불일치의 잠재적 공격을 방지합니다.

간단히 말해, AVM은 현재 BTC의 제한된 저장 공간과 OP Codes 처리 프레임워크를 직접 활용하여, 각 BTC 메인넷 거래에 특별한 인코딩 및 디코딩 방식을 도입합니다. 즉, 샌드박스 환경은 비트코인 스크립트 해석기의 간소화된 버전으로, 실행 잠금 스크립트(scriptPubKey) 및 해제 스크립트(scriptSig)와 같은 다양한 데이터, 토큰 상태 및 보호된 메모리 스냅샷을 직접 수용할 수 있습니다. 이 환경은 자산의 저장, 거래 기록 등을 독립적으로 완료할 수 있으며, 복잡한 스마트 계약 처리 및 상태 동기화와 검증을 실현할 수 있습니다.

사, 미래 발전

그렇다면 AVM의 미래 발전 가능성은 무엇일까요? AVM은 스마트 계약 및 dApp을 처리할 수 있는 고급 실행 환경을 제공하며, 성능을 향상시키기 위한 사용자 정의 명령 집합을 갖추고 있습니다. 또한 가스 비용을 낮추고 상태 전환 기능을 최적화하여 병렬 처리 능력을 증가시켜 처리량과 확장성을 높입니다. 동시에 AVM은 상호 운용성과 크로스 체인 통신을 구현합니다. 간단히 말해, AVM은 Atomicals 프로토콜이 다양한 작업을 수행할 수 있게 하며, 단순한 토큰 발행 메커니즘을 넘어섭니다. 자산 발행 및 관리 등의 요구를 충족한 후에야 비트코인 생태계를 진정으로 발전시킬 수 있으며, 더 대규모의 응용 프로그램 및 시스템 아키텍처의 구현이 가능해집니다.

AVM은 여러 제한 사항이 존재합니다. 예를 들어, ARC20 자산만을 조작할 수 있으며, 메인넷의 블록 생성 속도와 요금 하에서 1층 스마트 계약의 가용성은 여전히 미지수입니다. 또한 비트코인 스크립트 언어는 자원이 제한된 환경을 위해 설계되었지만, 복잡한 스마트 계약은 여전히 많은 계산 자원을 소모할 수 있으며, 실행 효율성에 대한 의문이 남아 있습니다. 그러나 그 출현은 여전히 흥미롭고, 더 나아간 기술 혁신의 돌파구를 기대합니다.

우리는 누구인가?

비트 광장 Bitcoin Square는 2023년 5월에 설립된 비트코인 생태계 및 알파 커뮤니티로, 최신 시장 동향, 전문 시장 분석 및 연구 정신을 가진 커뮤니티 환경을 제공하는 데 전념하고 있습니다.