Desarrollo de la Programabilidad del ecosistema Bitcoin

Bitcoin, como la blockchain con mejor liquidez y mayor seguridad, ha atraído a una gran cantidad de desarrolladores tras la ola de inscripciones. Ellos rápidamente se han enfocado en la programabilidad y los problemas de escalabilidad de Bitcoin. A través de la introducción de diferentes soluciones como ZK, DA, cadenas laterales, rollup y restaking, el ecosistema de Bitcoin está experimentando un nuevo pico de prosperidad, convirtiéndose en el tema principal del actual mercado alcista.

Sin embargo, muchos diseños han seguido la experiencia de escalabilidad de plataformas de contratos inteligentes como Ethereum, y a menudo dependen de puentes entre cadenas centralizados, lo que se convierte en una debilidad potencial del sistema. Pocas soluciones están diseñadas en base a las características del propio Bitcoin, lo que está relacionado con la experiencia de desarrollo poco amigable de Bitcoin. Bitcoin es difícil de utilizar para ejecutar contratos inteligentes como Ethereum, y las razones principales incluyen:

1. El lenguaje de scripts de Bitcoin limita la programabilidad para garantizar la seguridad.
2. La blockchain de Bitcoin está diseñada para transacciones simples, no está optimizada para contratos inteligentes complejos.
3. Bitcoin carece de una máquina virtual para ejecutar contratos inteligentes.

El testigo segregado de 2017 ( SegWit ) amplió el límite del tamaño de bloque de Bitcoin; la actualización de Taproot de 2021 permitió la verificación de firmas múltiples, simplificando así el procesamiento de transacciones. Estas actualizaciones allanaron el camino para la programabilidad de Bitcoin.

En 2022, el desarrollador Casey Rodarmor propuso la "Teoría de los Ordinales", que describe un esquema para incrustar datos arbitrarios en transacciones de Bitcoin. Esto proporciona nuevas posibilidades para incrustar información de estado y metadatos directamente en la cadena de Bitcoin, abriendo nuevas ideas para aplicaciones que requieren datos de estado accesibles y verificables.

Actualmente, la mayoría de los proyectos que amplían la Programabilidad de Bitcoin dependen de la red de segunda capa (L2), lo que requiere que los usuarios confíen en los puentes entre cadenas, convirtiéndose en el principal obstáculo para que L2 obtenga usuarios y liquidez. Además, Bitcoin carece de una máquina virtual nativa o Programabilidad, lo que impide la comunicación entre L2 y L1 sin aumentar las suposiciones de confianza.

RGB, RGB++ y Arch Network intentan partir de las propiedades nativas de Bitcoin para mejorar su Programabilidad, proporcionando capacidades de contratos inteligentes y transacciones complejas a través de diferentes métodos:

1. RGB es un esquema de contrato inteligente verificado a través de un cliente fuera de la cadena, que registra los cambios de estado del contrato en el UTXO de Bitcoin. Aunque tiene ciertas ventajas de privacidad, su uso es complicado y carece de combinabilidad de contratos, y actualmente su desarrollo es lento.

2. RGB++ es otra ruta de extensión basada en la idea de RGB de Nervos, que sigue basada en el enlace UTXO, pero utiliza la cadena misma como un validador de cliente con consenso, proporcionando una solución de activos de metadatos para la transferencia entre cadenas, y soporta la transferencia de cadenas con cualquier estructura UTXO.

3. Arch Network proporciona una solución de contratos inteligentes nativos para Bitcoin, creando una máquina virtual ZK y una red de nodos validador, registrando los cambios de estado y las fases de activos en las transacciones de Bitcoin a través de la agregación de transacciones.

RGB

RGB es una idea temprana de extensión de contratos inteligentes en la comunidad de Bitcoin, que encapsula datos de estado a través de UTXO, proporcionando una importante perspectiva para la expansión nativa de Bitcoin en el futuro.

RGB utiliza la verificación fuera de la cadena, trasladando la verificación de la transferencia de tokens de la capa de consenso de Bitcoin a fuera de la cadena, validada por clientes específicos relacionados con la transacción. Esto reduce la necesidad de difusión en toda la red, mejorando la privacidad y la eficiencia. Sin embargo, este método de mejora de la privacidad también es una espada de doble filo. Aunque mejora la protección de la privacidad, resulta en la invisibilidad para terceros, complicando las operaciones reales y dificultando el desarrollo, lo que lleva a una mala experiencia del usuario.

RGB introduce el concepto de sellos de uso único. Cada UTXO solo puede gastarse una vez, lo que equivale a estar bloqueado al momento de la creación y desbloqueado al momento del gasto. El estado del contrato inteligente se encapsula a través de UTXO y es gestionado por los sellos, proporcionando un mecanismo efectivo de gestión del estado.

RGB++

RGB++ es otra ruta de expansión de Nervos basada en la idea de RGB, que sigue basada en UTXO.

RGB++ utiliza cadenas UTXO completas en Turing (como CKB u otras cadenas) para procesar datos fuera de la cadena y contratos inteligentes, mejorando aún más la Programabilidad de Bitcoin y garantizando la seguridad a través de la vinculación homogénea de BTC.

RGB++ utiliza una cadena UTXO Turing completa como cadena sombra, capaz de ejecutar contratos inteligentes complejos y vinculada a UTXO de Bitcoin, aumentando la programabilidad y flexibilidad del sistema. Los UTXO de Bitcoin y los UTXO de la cadena sombra están vinculados de manera isomórfica, asegurando la consistencia de estado y activos entre las dos cadenas, garantizando la seguridad de las transacciones.

RGB++ se extiende a todas las cadenas UTXO Turing completas, mejorando la interoperabilidad entre cadenas y la liquidez de activos. Este soporte multichain aumenta la flexibilidad del sistema. Al mismo tiempo, se logra la interoperabilidad sin puentes a través de la vinculación homomórfica UTXO, evitando el problema de "monedas falsas" y asegurando la autenticidad y consistencia de los activos.

A través de la cadena sombra para la verificación en cadena, RGB++ simplificó el proceso de verificación del cliente. Los usuarios solo necesitan revisar las transacciones relacionadas con la cadena sombra para verificar la corrección del cálculo del estado de RGB++. Este método de verificación en cadena optimiza la experiencia del usuario. El uso de una cadena sombra Turing-completa evita la compleja gestión de UTXO de RGB, proporcionando una experiencia más simplificada y amigable para el usuario.

Arch Network

Arch Network está compuesto principalmente por Arch zkVM y la red de nodos de validación Arch, utilizando pruebas de cero conocimiento y una red de validación descentralizada para garantizar la seguridad y privacidad de los contratos inteligentes, es más fácil de usar que RGB y no requiere estar vinculado a otra cadena UTXO como RGB++.

Arch zkVM utiliza RISC Zero ZKVM para ejecutar contratos inteligentes y generar pruebas de conocimiento cero, que son verificadas por una red de nodos de validación descentralizada. El sistema se basa en el modelo UTXO, encapsulando el estado de los contratos inteligentes en State UTXOs, mejorando la seguridad y la eficiencia.

Los UTXOs de activos se utilizan para representar Bitcoin u otros tokens, y se pueden gestionar mediante delegación. La red de validación Arch verifica el contenido de ZKVM a través de líderes seleccionados aleatoriamente, utilizando el esquema de firma FROST para agregar las firmas de los nodos, y finalmente difunde la transacción a la red de Bitcoin.

Arch zkVM proporciona a Bitcoin una máquina virtual Turing completa, capaz de ejecutar contratos inteligentes complejos. Después de cada ejecución de contrato, se genera una prueba de cero conocimiento, utilizada para verificar la corrección del contrato y el cambio de estado.

Arch utiliza el modelo UTXO de Bitcoin, donde el estado y los activos están encapsulados en UTXO, realizando la conversión de estado a través del concepto de uso único. Los datos de estado del contrato inteligente se registran como UTXOs de estado, mientras que los activos de datos originales se registran como UTXOs de activos. Arch asegura que cada UTXO solo se pueda gastar una vez, proporcionando una gestión de estado segura.

Arch aunque no innova en la estructura de blockchain, necesita una red de nodos de verificación. Durante cada Epoch de Arch, el sistema elige aleatoriamente un nodo líder según los derechos, responsable de difundir información a todos los nodos validadores en la red. Todas las zk-proofs son verificadas por una red de nodos de verificación descentralizados, asegurando la seguridad y resistencia a la censura del sistema, y generando firmas para el nodo líder. Una vez que la transacción obtiene la cantidad necesaria de firmas de nodos, puede ser transmitida en la red Bitcoin.

Resumen

En el diseño de la programabilidad de Bitcoin, RGB, RGB++ y Arch Network tienen características propias, pero todas siguen la idea de vincular UTXO. La propiedad de autenticación de uso único de UTXO es más adecuada para registrar el estado de los contratos inteligentes.

Sin embargo, las desventajas de estas soluciones son evidentes, principalmente en la mala experiencia del usuario, los retrasos de confirmación coincidentes con Bitcoin y el bajo rendimiento. Solo han ampliado las funcionalidades sin mejorar el rendimiento, lo cual es más evidente en Arch y RGB. RGB++ ofrece una mejor experiencia de usuario al introducir una cadena UTXO de alto rendimiento, pero también introduce supuestos de seguridad adicionales.

A medida que más desarrolladores se unan a la comunidad de Bitcoin, veremos más soluciones de escalado, como la propuesta de actualización op-cat que se está discutiendo activamente. Las soluciones que se alinean con las propiedades nativas de Bitcoin merecen atención especial. El método de vinculación UTXO es la forma más eficaz de ampliar la manera de programar Bitcoin sin actualizar la red de Bitcoin. Siempre que se puedan resolver los problemas de experiencia del usuario, esto traerá un gran avance a los contratos inteligentes de Bitcoin.