Exploração da Programabilidade do ecossistema Bitcoin

O Bitcoin, como a blockchain com a melhor liquidez e a maior segurança atualmente, atraiu um grande número de desenvolvedores após a onda de inscrições. Esses desenvolvedores rapidamente concentraram sua atenção na Programabilidade e nas questões de escalabilidade do Bitcoin. Ao introduzir uma variedade de soluções como ZK, DA, sidechains, rollups e restaking, o ecossistema Bitcoin está entrando em um novo pico de prosperidade, tornando-se o foco central deste ciclo de alta.

No entanto, muitos projetos de design adotaram a experiência de escalabilidade de plataformas de contratos inteligentes como o Ethereum, muitas vezes dependendo de pontes cross-chain centralizadas, o que se torna uma potencial fraqueza do sistema. Poucos projetos são baseados nas características do próprio Bitcoin, o que está relacionado à má experiência dos desenvolvedores do Bitcoin. O Bitcoin é difícil de executar contratos inteligentes como o Ethereum por causa das seguintes razões:

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

A implementação do SegWit em 2017, com o testemunho de isolamento (, aumentou o limite de tamanho do bloco do Bitcoin; a atualização do Taproot em 2021 tornou a validação de assinaturas em lote possível, permitindo um processamento mais eficiente de transações (como trocas atômicas, carteiras de múltiplas assinaturas e pagamentos condicionais). Esses avanços pavimentaram o caminho para a Programabilidade do Bitcoin.

Em 2022, o desenvolvedor Casey Rodarmor apresentou a "Teoria Ordinal", que descreve o esquema de numeração de Satoshis, possibilitando a incorporação de imagens e outros dados arbitrários nas transações de Bitcoin. Isso abriu novas vias para a incorporação direta de informações de estado e metadados na cadeia do Bitcoin, oferecendo novas ideias para aplicações que necessitam de dados de estado acessíveis e verificáveis.

Atualmente, a maioria dos projetos que expandem a Programabilidade do Bitcoin dependem de redes de segunda camada (L2), o que exige que os usuários confiem em pontes entre cadeias, tornando-se o principal obstáculo para a L2 obter usuários e liquidez. Além disso, o Bitcoin atualmente carece de uma máquina virtual nativa ou Programabilidade, não conseguindo realizar a comunicação entre L2 e L1 sem aumentar suposições de confiança adicionais.

RGB, RGB++ e Arch Network tentam, a partir das propriedades nativas do Bitcoin, aumentar a sua Programabilidade, oferecendo capacidade de contratos inteligentes e transações complexas através de diferentes métodos:

1. RGB é uma solução de contrato inteligente validada por clientes fora da cadeia, que registra as mudanças de estado do contrato inteligente no UTXO do Bitcoin. Embora tenha algumas vantagens de privacidade, seu uso é complicado e carece de combinabilidade de contratos, e atualmente seu desenvolvimento é lento.

2. RGB++ é uma outra rota de expansão baseada na ideia RGB, ainda baseada em UTXO, mas que utiliza a própria cadeia como um validador de cliente com consenso, oferecendo uma solução de ativos de metadados entre cadeias e suportando a transferência de qualquer estrutura de cadeia UTXO.

3. Arch Network oferece uma solução de contratos inteligentes nativa para Bitcoin, criando uma máquina virtual ZK e uma rede de nós validadores correspondentes, registrando as alterações de estado e os ativos nas transações de Bitcoin por meio da agregação de transações.

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RGB

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

O RGB utiliza um método de verificação off-chain, transferindo a validação da transferência de tokens do nível de consenso do Bitcoin para fora da cadeia, sendo verificada por clientes relacionados a transações específicas. Este método reduz a necessidade de transmissão em toda a rede, aumentando a privacidade e a eficiência. No entanto, este aumento de privacidade também é uma faca de dois gumes. Embora melhore a proteção da privacidade, também resulta em visibilidade inexistente para terceiros, tornando as operações reais complexas e difíceis de desenvolver, com uma experiência do usuário insatisfatória.

RGB introduziu o conceito de selos de uso único. Cada UTXO só pode ser gasto uma vez, o que equivale a ser bloqueado no momento da criação e desbloqueado no momento do gasto. O estado do contrato inteligente é encapsulado através de UTXO e gerido por selos, fornecendo um mecanismo eficaz de gestão de estado.

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RGB++

RGB++ é uma outra rota de expansão baseada na ideia RGB, ainda baseada em UTXO.

RGB++ utiliza uma cadeia UTXO Turing-completa para processar dados off-chain e contratos inteligentes, melhorando ainda mais a Programabilidade do Bitcoin e garantindo a segurança através do vínculo isomórfico com 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 ligados de forma isomórfica, garantindo consistência de estado e ativos entre as duas cadeias, assegurando a segurança das transações.

RGB++ é expandido para todas as cadeias UTXO Turing-completas, melhorando a interoperabilidade entre cadeias e a liquidez dos ativos. Este suporte multichain permite que o RGB++ se combine com qualquer cadeia UTXO Turing-completa, aumentando a flexibilidade do sistema. Ao mesmo tempo, a ligação homomórfica UTXO permite a interoperabilidade entre cadeias sem ponte, evitando o problema da "moeda falsa" e garantindo a autenticidade e consistência dos ativos.

A verificação na cadeia através da shadow chain simplifica o processo de validação do cliente no RGB++. Os usuários só precisam verificar as transações relacionadas à shadow chain para validar a correção do cálculo de estado do RGB++. Este método de verificação na cadeia simplifica o processo de validação e otimiza a experiência do usuário. Ao utilizar uma shadow chain Turing completa, o RGB++ 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 pelo 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 que o RGB e não necessitando de uma cadeia UTXO adicional como o RGB++.

Arch zkVM utiliza RISC Zero ZKVM para executar contratos inteligentes e gerar provas de conhecimento zero, que são verificadas por uma rede de nós de validação descentralizados. Este sistema opera com base no modelo UTXO, encapsulando o estado dos contratos inteligentes em State UTXOs, para aumentar a segurança e a eficiência.

Asset UTXOs são usados para representar Bitcoin ou outros tokens, e podem ser geridos através de delegação. A rede de validação Arch verifica o conteúdo do ZKVM através de nós líderes selecionados aleatoriamente e utiliza o esquema de assinatura FROST para agregar assinaturas de nós, transmitindo finalmente 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, gera uma prova de conhecimento zero, utilizada para verificar a correção e a alteração de estado do contrato.

Arch utiliza o modelo UTXO do Bitcoin, onde o estado e os ativos estão encapsulados em UTXOs, realizando a transição de estado através do conceito de uso único. Os dados de estado do contrato inteligente são registrados como UTXOs de estado, enquanto os ativos de dados originais são registrados como UTXOs de ativos. Arch garante que cada UTXO só pode ser gasto uma vez, proporcionando uma gestão de estado segura.

Arch embora não inove na estrutura da blockchain, requer uma rede de nós validadores. Durante cada Epoch do Arch, o sistema seleciona aleatoriamente um nó Leader com base na participação, responsável por disseminar informações para todos os outros nós validadores na rede. Todas as zk-proofs são verificadas pela rede descentralizada de nós validadores, garantindo a segurança e resistência à censura do sistema, e gerando assinaturas para o nó Leader. Uma vez que a transação é assinada pelo número necessário de nós, pode ser transmitida na rede Bitcoin.

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Conclusão

No que diz respeito ao design da programabilidade do Bitcoin, RGB, RGB++ e Arch Network têm características distintas, continuando a ideia de vinculação de UTXO. A propriedade de autenticação de uso único do UTXO é mais adequada para o registro de estado em contratos inteligentes.

No entanto, essas soluções também apresentam desvantagens evidentes, ou seja, a experiência do usuário é insatisfatória, com atrasos na confirmação e baixo desempenho, semelhantes ao Bitcoin. Elas apenas ampliaram as funcionalidades, sem melhorar o desempenho, o que é especialmente evidente no Arch e no RGB. Embora o design do RGB++ ofereça uma melhor experiência do usuário ao introduzir uma cadeia UTXO de alto desempenho, também traz suposições adicionais de segurança.

Com mais desenvolvedores a juntarem-se à comunidade Bitcoin, iremos testemunhar mais soluções de escalabilidade, como a proposta de atualização op-cat que está em discussão ativa. As soluções que se alinham com a natureza nativa do Bitcoin merecem atenção especial, e o método de vinculação UTXO é a forma mais eficaz de expandir suas capacidades de programação sem atualizar a rede Bitcoin. Desde que consiga resolver problemas de experiência do utilizador, isso representará um grande avanço para os contratos inteligentes do Bitcoin.