Desenvolvimento da Programabilidade do ecossistema Bitcoin

Bitcoin como a blockchain com a melhor liquidez e a maior segurança, atraiu um grande número de desenvolvedores após a onda de inscripções. Eles rapidamente se concentraram na Programabilidade e nos problemas de escalabilidade do Bitcoin. Através da introdução de diferentes soluções como ZK, DA, sidechains, rollups, restaking, o ecossistema do Bitcoin está vivendo um novo pico de prosperidade, tornando-se o principal tópico do mercado em alta atual.

No entanto, muitos designs seguem a experiência de escalabilidade de plataformas de contratos inteligentes como o Ethereum, e muitas vezes dependem de pontes cross-chain centralizadas, o que se torna uma fraqueza potencial do sistema. Poucas soluções são projetadas com base nas características do Bitcoin em si, o que está relacionado à experiência de desenvolvimento pouco amigável do Bitcoin. O Bitcoin é difícil de executar contratos inteligentes, e as principais razões incluem:

1. A linguagem de script do Bitcoin limita a completude de Turing para garantir a segurança.
2. A blockchain do Bitcoin é projetada para armazenar transações simples, não sendo otimizada para contratos inteligentes complexos.
3. Bitcoin carece de uma máquina virtual para executar contratos inteligentes.

O testemunho de isolamento de 2017 ( SegWit ) ampliou o limite de tamanho do bloco do Bitcoin; a atualização Taproot de 2021 possibilitou a verificação de assinaturas em lote, simplificando assim o processamento de transações. Essas atualizações pavimentaram o caminho para a programabilidade do Bitcoin.

Em 2022, o desenvolvedor Casey Rodarmor propôs a "Teoria Ordinal", que descreve um esquema para incorporar dados arbitrários em transações de Bitcoin. Isso oferece novas possibilidades para a incorporação direta de informações de estado e metadados na cadeia de Bitcoin, abrindo novas perspectivas para aplicações que precisam de dados de estado acessíveis e verificáveis.

Atualmente, a maioria dos projetos que expandem a programabilidade do Bitcoin depende da rede de segunda camada (L2), o que exige que os usuários confiem em pontes entre cadeias, tornando-se o principal obstáculo para L2 na obtenção de usuários e liquidez. Além disso, o Bitcoin carece de uma máquina virtual nativa ou programabilidade, não conseguindo realizar a comunicação entre L2 e L1 sem aumentar as suposições de confiança.

RGB, RGB++ e Arch Network tentam partir das propriedades nativas do Bitcoin para aumentar sua Programabilidade, oferecendo contratos inteligentes e capacidades de transações complexas por meio de diferentes métodos:

1. RGB é um esquema de contrato inteligente validado por clientes off-chain, que registra mudanças no estado do contrato no UTXO do Bitcoin. Embora tenha certas vantagens de privacidade, é complicado de usar e carece de combinabilidade de contratos, e atualmente seu desenvolvimento é lento.

2. RGB++ é uma outra rota de expansão da Nervos baseada na ideia do RGB, ainda baseada na ligação UTXO, mas utiliza a própria cadeia como validadores de clientes com consenso, oferecendo uma solução de ativos de metadados cross-chain, suportando a transferência de cadeias com qualquer estrutura UTXO.

3. Arch Network fornece uma solução de contratos inteligentes nativos para Bitcoin, criando uma máquina virtual ZK e uma rede de nós validadores, registrando as alterações de estado e as fases de ativos nas transações de Bitcoin através da agregação de transações.

RGB

RGB é uma abordagem de extensão de contrato inteligente da comunidade Bitcoin dos primeiros dias, que encapsula dados de estado através de UTXO, fornecendo uma importante ideia para a futura escalabilidade nativa do Bitcoin.

RGB utiliza validação off-chain, movendo a verificação de transferência de tokens da camada de consenso do Bitcoin para fora da cadeia, sendo validada por clientes específicos relacionados a transações. Isso reduz a necessidade de transmissão em toda a rede, melhorando a privacidade e a eficiência. No entanto, essa forma de aumento de privacidade também é uma faca de dois gumes. Embora melhore a proteção da privacidade, torna terceiros invisíveis, complicando e dificultando o desenvolvimento das operações reais, resultando em uma experiência de usuário insatisfatória.

RGB introduz o conceito de selos de uso único. Cada UTXO pode ser gasto apenas uma vez, o que equivale a estar bloqueado no momento da criação e desbloqueado no momento do gasto. O estado do contrato inteligente é encapsulado pelo UTXO e gerido pelos selos, proporcionando um mecanismo eficaz de gestão de estado.

RGB++

RGB++ é outra rota de extensão da Nervos baseada na ideia RGB, ainda baseada na vinculação UTXO.

RGB++ utiliza uma cadeia UTXO Turing-completa (como CKB ou outras cadeias) para processar dados off-chain e contratos inteligentes, melhorando ainda mais a programabilidade do Bitcoin e garantindo a segurança através da ligação homogénea ao BTC.

RGB++ utiliza uma cadeia UTXO Turing completa como cadeia sombra, capaz de executar contratos inteligentes complexos e vinculada ao UTXO do Bitcoin, aumentando a programabilidade e flexibilidade do sistema. O UTXO do Bitcoin e o UTXO da cadeia sombra estão vinculados de forma isomórfica, garantindo a consistência de estado e ativos entre as duas cadeias, assegurando a segurança das transações.

RGB++ estende-se a todas as cadeias UTXO Turing-completas, melhorando a interoperabilidade entre cadeias e a liquidez dos ativos. Este suporte multi-cadeia aumenta a flexibilidade do sistema. Ao mesmo tempo, a ligação homomórfica UTXO permite a interconexão sem pontes, evitando o problema de "moedas falsas" e garantindo a autenticidade e a consistência dos ativos.

Através da cadeia sombra para validação em cadeia, o RGB++ simplificou o processo de validação do cliente. Os usuários apenas precisam verificar as transações relacionadas à cadeia sombra para validar a correção do cálculo do estado do RGB++. Este método de validação em cadeia otimiza a experiência do usuário. O uso da cadeia sombra Turing completa evita a gestão complexa de UTXO do RGB, proporcionando uma experiência mais simplificada e amigável ao usuário.

Arch Network

A Arch Network é composta principalmente pela Arch zkVM e pela rede de nós de validação Arch, utilizando provas de conhecimento zero e uma rede de validação descentralizada para garantir a segurança e a privacidade dos contratos inteligentes, sendo mais fácil de usar do que o RGB e não requerendo a vinculação a outra cadeia UTXO como o RGB++.

Arch zkVM utiliza o RISC Zero ZKVM para executar contratos inteligentes e gerar provas de conhecimento zero, validadas por uma rede de nós de validação descentralizada. O sistema opera com base no modelo UTXO, encapsulando o estado do contrato inteligente em State UTXOs, aumentando a segurança e a eficiência.

Os UTXOs de ativos são usados para representar Bitcoin ou outras moedas, podendo ser geridos através de delegação. A rede de validação Arch verifica o conteúdo do ZKVM através de nós líderes escolhidos aleatoriamente, utilizando o esquema de assinatura FROST para agregar as assinaturas dos nós, e finalmente, transmitem a transação para a rede Bitcoin.

Arch zkVM fornece uma máquina virtual Turing completa para Bitcoin, capaz de executar contratos inteligentes complexos. Após cada execução de contrato, é gerada uma prova de conhecimento zero, utilizada para verificar a correção do contrato e as mudanças de estado.

Arch utiliza o modelo UTXO do Bitcoin, onde o estado e os ativos são encapsulados em UTXOs, permitindo a transformação do estado através do conceito de uso único. Os dados de estado dos contratos inteligentes são registrados como UTXOs de estado, enquanto os ativos de dados originais são registrados como UTXOs de ativos. Arch garante que cada UTXO só possa ser gasto uma vez, proporcionando uma gestão segura do estado.

Embora o Arch não inove na estrutura da blockchain, ele necessita de uma rede de nós de validação. Durante cada Epoch do Arch, o sistema seleciona aleatoriamente um nó Leader baseado em participação, responsável por transmitir informações a todos os nós de validação na rede. Todos os zk-proofs são validados pela rede descentralizada de nós de validação, garantindo a segurança e resistência à censura do sistema, e gerando assinaturas para o nó Leader. Uma vez que a transação obtém o número necessário de assinaturas dos nós, pode ser transmitida na rede Bitcoin.

Resumo

Na área do design da Programabilidade do Bitcoin, RGB, RGB++ e Arch Network têm características distintas, mas todos continuam a ideia de vincular UTXO, sendo a propriedade de autenticação de uso único do UTXO mais adequada para registrar o estado dos contratos inteligentes.

No entanto, as desvantagens dessas soluções são também evidentes, refletindo-se principalmente numa má experiência do utilizador, num atraso de confirmação semelhante ao do Bitcoin e em baixo desempenho. Elas apenas expandiram as funcionalidades, sem melhorar o desempenho, o que é mais evidente no Arch e no RGB. O RGB++ oferece uma melhor experiência do utilizador ao introduzir uma cadeia UTXO de alto desempenho, mas também introduz suposições de segurança adicionais.

Com mais desenvolvedores a juntarem-se à comunidade Bitcoin, veremos mais soluções de escalabilidade, como a proposta de atualização op-cat, que estão a ser discutidas ativamente. As soluções que se alinham com as propriedades nativas do Bitcoin merecem uma atenção especial. O método de vinculação UTXO é a forma mais eficaz de expandir a programação do Bitcoin sem atualizar a rede Bitcoin. Desde que se consiga resolver os problemas de experiência do utilizador, isso trará um grande avanço para os contratos inteligentes do Bitcoin.