Exploración de la Programabilidad del ecosistema Bitcoin

Bitcoin como la blockchain con mejor liquidez y mayor seguridad en la actualidad, ha atraído a numerosos desarrolladores tras la ola de inscripciones. Estos desarrolladores rápidamente han centrado su atención en la programabilidad y los problemas de escalabilidad de Bitcoin. A través de la introducción de soluciones diversificadas como ZK, DA, cadenas laterales, rollup y restaking, el ecosistema de Bitcoin está experimentando un nuevo pico de prosperidad, convirtiéndose en el núcleo de esta fase alcista.

Sin embargo, muchos diseños han seguido la experiencia de escalabilidad de plataformas de contratos inteligentes como Ethereum, a menudo dependiendo de puentes cruzados centralizados, lo que se convierte en una debilidad potencial del sistema. Pocos planes están diseñados en base a las características del propio Bitcoin, lo que se relaciona con la mala experiencia de desarrollo de Bitcoin. Bitcoin es difícil de ejecutar contratos inteligentes como Ethereum por las siguientes razones:

1. El lenguaje de script de Bitcoin limita la completitud de Turing para garantizar la seguridad, lo que impide la ejecución de contratos inteligentes complejos.
2. La cadena de bloques de Bitcoin está diseñada para almacenar transacciones simples y no está optimizada para contratos inteligentes complejos.
3. Bitcoin carece de una máquina virtual para ejecutar contratos inteligentes.

La implementación del testigo segregado (SegWit) en 2017 aumentó el límite del tamaño del bloque de Bitcoin; la actualización de Taproot en 2021 hizo posible la verificación de firmas múltiples, lo que permite procesar transacciones de manera más eficiente (como intercambios atómicos, billeteras de múltiples firmas y pagos condicionales). Estos avances allanaron el camino para la Programabilidad de Bitcoin.

En 2022, el desarrollador Casey Rodarmor propuso la "Teoría Ordinal", que describe el esquema de numeración de Satoshis, permitiendo que se incrusten imágenes y otros datos arbitrarios en las transacciones de Bitcoin. Esto abre nuevas vías para incrustar información de estado y metadatos directamente en la cadena de Bitcoin, ofreciendo 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 redes de segunda capa (L2), lo que requiere que los usuarios confíen en puentes cross-chain, convirtiéndose en un obstáculo principal para que L2 obtenga usuarios y liquidez. Además, Bitcoin actualmente carece de una máquina virtual nativa o Programabilidad, lo que impide la comunicación entre L2 y L1 sin aumentar supuestos de confianza adicionales.

RGB, RGB++ y Arch Network intentan partir de las propiedades nativas de Bitcoin para mejorar su Programabilidad, ofreciendo 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 inteligente en el UTXO de Bitcoin. Aunque tiene ciertas ventajas de privacidad, su uso es complicado y carece de programabilidad de contratos, y actualmente su desarrollo es lento.

2. RGB++ es otra ruta de expansión basada en la idea RGB, que sigue basada en el enlace UTXO, pero al convertir la cadena en un validador cliente con consenso, proporciona una solución de activos de metadatos cruzados de cadena y admite la transferencia de cualquier cadena con estructura UTXO.

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

RGB

RGB es una idea de extensión de contratos inteligentes del temprano comunidad de Bitcoin, que encapsula y registra datos de estado a través de UTXO, proporcionando una importante propuesta para la futura escalabilidad nativa de Bitcoin.

RGB utiliza un método de 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, donde es verificada por clientes específicos relacionados con la transacción. Este método 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 un arma de doble filo. Aunque se ha mejorado la protección de la privacidad, también resulta en una falta de visibilidad para terceros, complicando la operación real y dificultando el desarrollo, lo que lleva a una mala experiencia del usuario.

RGB ha introducido el concepto de sello de uso único. Cada UTXO solo puede ser gastado una vez, lo que equivale a estar bloqueado en el momento de la creación y desbloqueado al momento de ser gastado. El estado del contrato inteligente se encapsula a través de UTXO y se gestiona mediante el sello, proporcionando un mecanismo efectivo de gestión del estado.

RGB++

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

RGB++ utiliza una cadena UTXO completa de Turing 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, lo que permite ejecutar contratos inteligentes complejos y se vincula con el UTXO de Bitcoin, aumentando la programabilidad y flexibilidad del sistema. La vinculación isomórfica entre el UTXO de Bitcoin y el UTXO de la cadena sombra asegura la consistencia del estado y los activos entre las dos cadenas, garantizando la seguridad de las transacciones.

RGB++ se expande a todas las cadenas UTXO Turing-completas, mejorando la interoperabilidad entre cadenas y la liquidez de activos. Este soporte multichain permite que RGB++ se combine con cualquier cadena UTXO Turing-completa, aumentando la flexibilidad del sistema. Al mismo tiempo, la vinculación isomórfica de UTXO logra un cruce entre cadenas sin puentes, evitando el problema de los "falsos fondos" y asegurando la autenticidad y consistencia de los activos.

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

Arch Network

Arch Network se compone principalmente de Arch zkVM y de una red de nodos de validación Arch, que utiliza pruebas de cero conocimiento y una red de validación descentralizada para garantizar la seguridad y la privacidad de los contratos inteligentes, siendo más fácil de usar que RGB y sin necesidad de vincular otra cadena UTXO como en RGB++.

Arch zkVM utiliza RISC Zero ZKVM para ejecutar contratos inteligentes y generar pruebas de conocimiento cero, verificadas por una red de nodos de validación descentralizados. Este sistema opera basado en el modelo UTXO, encapsulando el estado de los contratos inteligentes en State UTXOs, para mejorar 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 verificación de Arch valida el contenido de ZKVM a través de nodos líderes seleccionados aleatoriamente y utiliza el esquema de firma FROST para agregar las firmas de los nodos, y finalmente transmite la transacción a la red Bitcoin.

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

Arch utiliza el modelo UTXO de Bitcoin, donde el estado y los activos están encapsulados en UTXOs, y se realiza la transición del estado a través del concepto de uso único. Los datos de estado del contrato inteligente se registran como UTXOs de estado, y los activos de datos originales se registran como UTXOs de activo. Arch asegura que cada UTXO solo puede ser gastado una vez, proporcionando una gestión de estado segura.

Arch aunque no innova en la estructura de blockchain, necesita una red de nodos de validación. Durante cada Epoch de Arch, el sistema selecciona aleatoriamente un nodo líder según los derechos, responsable de difundir la información a todos los demás nodos de validación en la red. Todas las zk-proofs son validadas por una red de nodos de validación descentralizada, asegurando la seguridad del sistema y su resistencia a la censura, y generando firmas para el nodo líder. Una vez que la transacción es firmada por el número requerido de nodos, puede ser transmitida en la red de Bitcoin.

Conclusión

En el diseño de la programabilidad de Bitcoin, RGB, RGB++ y Arch Network tienen características únicas, todas mantienen 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, estas soluciones también tienen desventajas evidentes, es decir, una experiencia de usuario deficiente, con retrasos en la confirmación y bajo rendimiento, similares a los de Bitcoin. Solo han ampliado las funciones, sin mejorar el rendimiento, lo cual es especialmente evidente en Arch y RGB. Aunque el diseño de RGB++ ofrece una mejor experiencia de usuario al introducir una cadena UTXO de alto rendimiento, también conlleva supuestos adicionales de seguridad.

Con la incorporación de más desarrolladores a la comunidad de Bitcoin, seremos testigos de más soluciones de escalabilidad, como la propuesta de actualización op-cat que se está discutiendo activamente. Las soluciones que se alinean con las propiedades nativas de Bitcoin merecen una atención especial; el método de vinculación UTXO es la forma más efectiva de ampliar su Programabilidad sin actualizar la red de Bitcoin. Siempre que se pueda resolver el problema de la experiencia del usuario, se convertirá en un gran avance para los contratos inteligentes de Bitcoin.