Exploración de la programabilidad del ecosistema Bitcoin

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

Sin embargo, muchos de estos diseños continúan la experiencia de escalabilidad de plataformas de contratos inteligentes como Ethereum, y a menudo dependen de puentes cruzados centralizados, lo que se convierte en una debilidad potencial del sistema. Pocas soluciones están diseñadas en base a las características de Bitcoin en sí, lo que está relacionado con la mala experiencia de desarrollo para los desarrolladores de Bitcoin. Bitcoin no puede ejecutar contratos inteligentes como Ethereum por ciertas 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 blockchain 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.

El testigo de separación de 2017 (SegWit) amplió el límite de tamaño de bloque de Bitcoin; la actualización de Taproot de 2021 hizo posible la verificación de firmas múltiples, mejorando así la eficiencia del procesamiento de transacciones. Estos avances sentaron las bases para la programabilidad de Bitcoin.

En 2022, el desarrollador Casey Rodarmor propuso la "Teoría Ordinal", que describe el esquema de numeración de Satoshi, permitiendo incrustar 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 entre cadenas, siendo este un desafío principal 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 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 una solución de contrato inteligente verificada 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, lo que ha llevado a un desarrollo relativamente lento.

2. RGB++ es otra ruta de expansión basada en la idea de RGB de Nervos, que sigue basada en UTXO, pero utiliza la cadena misma como validador del cliente de consenso, proporcionando una solución de activos de metadatos cruzados en cadenas, apoyando 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 validadores, registrando los cambios de estado y los activos en las transacciones de Bitcoin mediante la agregación de transacciones.

RGB

RGB es una idea temprana de expansión de contratos inteligentes de la comunidad de Bitcoin, que encapsula datos de estado a través de UTXO, proporcionando una importante línea de pensamiento para la futura escalabilidad nativa de Bitcoin.

RGB utiliza un método de verificación fuera de la cadena, trasladando la validación de la transferencia de tokens de la capa de consenso de Bitcoin a fuera de la cadena, donde clientes específicos relacionados con la transacción validan. 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, provoca que terceros sean invisibles, lo que complica y dificulta el desarrollo de las operaciones reales, resultando en una experiencia de usuario deficiente.

RGB ha introducido el concepto de etiquetas de sellado de un solo uso. Cada UTXO solo puede gastarse una vez, lo que equivale a estar bloqueado en el momento de la creación y desbloqueado al momento del gasto. El estado del contrato inteligente está encapsulado a través de UTXO y gestionado por etiquetas de sellado, 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 estando basada en el vínculo UTXO.

RGB++ utiliza cadenas UTXO completas de 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 un enlace isomórfico con BTC.

RGB++ utiliza una cadena UTXO Turing completa como cadena sombra, pudiendo ejecutar contratos inteligentes complejos y vinculándose con el UTXO de Bitcoin, aumentando la programabilidad y flexibilidad del sistema. El UTXO de Bitcoin y el 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 expande a todas las cadenas UTXO Turing completas, mejorando la interoperabilidad entre cadenas y la liquidez de los activos. Este soporte multichain permite que RGB++ se combine con cualquier cadena UTXO Turing completa, mejorando la flexibilidad del sistema. Al mismo tiempo, se implementa un cruce de cadenas sin puente mediante la vinculación isomórfica de UTXO, evitando el problema de "monedas falsas" y asegurando la autenticidad y consistencia de los activos.

A través de la verificación en cadena mediante cadenas sombra, RGB++ simplifica 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 no solo simplifica el proceso de verificación, sino que también optimiza la experiencia del usuario. El uso de cadenas sombra Turing completas 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 una red de nodos de validación Arch, utilizando pruebas de conocimiento cero 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 vincular otra cadena UTXO como RGB++.

Arch zkVM utiliza RISC Zero ZKVM para ejecutar contratos inteligentes y generar pruebas de cero conocimiento, verificadas por una red de nodos de validación descentralizada. Este sistema opera sobre el modelo UTXO, encapsulando el estado del contrato inteligente en State UTXOs para mejorar la seguridad y la eficiencia.

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

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

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

Arch aunque no ha innovado en la estructura de blockchain, necesita una red de nodos de verificación. Durante cada Epoch de Arch, el sistema elige aleatoriamente un nodo Leader basado en los derechos, responsable de transmitir información a todos los demás nodos de verificación en la red. Todas las pruebas de conocimiento cero son verificadas por una red de nodos de verificación descentralizada, asegurando la seguridad y la resistencia a la censura del sistema, y generando una firma para el nodo Leader. Una vez que la transacción es firmada por la cantidad requerida de nodos, puede ser transmitida en la red de Bitcoin.

Resumen

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

Sin embargo, las desventajas de estos esquemas también son evidentes, es decir, la experiencia del usuario es deficiente, con un retraso en la confirmación y bajo rendimiento consistentes con Bitcoin. Solo ampliaron la funcionalidad, sin mejorar el rendimiento, lo cual es más evidente en Arch y RGB. Aunque el diseño de RGB++ proporciona una mejor experiencia de usuario al introducir una cadena UTXO de alto rendimiento, también introduce suposiciones de seguridad adicionales.

Con la incorporación de más desarrolladores a la comunidad de Bitcoin, veremos 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, y el método de vinculación UTXO es la forma más efectiva de expandir su Programabilidad sin actualizar la red de Bitcoin. Siempre que se puedan resolver los problemas de experiencia del usuario, se convertirá en un gran avance para los contratos inteligentes de Bitcoin.