Exploración de la Programabilidad del Bitcoin: de RGB a Arch Network

Bitcoin como la blockchain más líquida y segura actualmente, ha atraído a una gran cantidad de desarrolladores tras la ola de inscripciones. Estos desarrolladores rápidamente se centraron en la programabilidad y los problemas de escalabilidad de Bitcoin, y buscaron soluciones mediante la introducción de ZK, DA, cadenas laterales, rollup, restaking, entre otros. Estos esfuerzos han llevado la prosperidad del ecosistema de Bitcoin a nuevas alturas, convirtiéndose en el foco central de este ciclo alcista.

Sin embargo, muchos diseños han continuado con la experiencia de escalabilidad de plataformas de contratos inteligentes como Ethereum, y a menudo dependen de puentes intercadena centralizados, lo que presenta debilidades. Las soluciones diseñadas en base a las características de Bitcoin son relativamente escasas, lo que está relacionado con la mala experiencia de desarrollo de Bitcoin. Bitcoin tiene algunas limitaciones que dificultan su funcionamiento de contratos inteligentes como Ethereum:

1. Por razones de seguridad, el lenguaje de scripts de Bitcoin limita la programabilidad, 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 aislamiento de 2017 ( SegWit ) amplió el límite del tamaño de bloque de Bitcoin; la actualización de Taproot de 2021 permitió la verificación de firmas en lote, acelerando la velocidad de procesamiento de transacciones. Estas actualizaciones crearon condiciones para la programabilidad de Bitcoin.

En 2022, el desarrollador Casey Rodarmor propuso la "Teoría Ordinal", que describe el esquema de numeración de Satoshi, lo que permite incrustar datos arbitrarios en las transacciones de Bitcoin. Esto abre nuevas posibilidades 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 los puentes entre cadenas, convirtiéndose en un obstáculo 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 suposiciones de confianza adicionales.

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

1. RGB es un esquema de contrato inteligente validado 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 combinabilidad de contratos, lo que ralentiza su desarrollo.

2. RGB++ es otra ruta de expansión de Nervos basada en la idea de RGB, que sigue basándose en la vinculación de UTXO, pero al considerar la cadena misma como un validador de cliente con consenso, proporciona una solución de activos de metadatos cruzados en cadena, apoyando la transferencia de cadenas de estructura UTXO arbitraria.

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 las etapas de activos en las transacciones de Bitcoin a través de transacciones agregadas.

RGB

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

RGB utiliza la verificación fuera de la cadena, trasladando la verificación de la transferencia de moneda desde la capa de consenso de Bitcoin a fuera de la cadena, donde es 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 enfoque de mejora de la privacidad también es un arma de doble filo. Aunque mejora la protección de la privacidad, resulta en la invisibilidad para terceros, lo que complica las operaciones reales y dificulta el desarrollo, lo que lleva a una mala experiencia del usuario.

RGB introduce el concepto de un sello de uso único. Cada UTXO solo puede ser gastado una vez, equivalente a estar bloqueado al momento de la creación y desbloqueado al momento del gasto. El estado del contrato inteligente está encapsulado en el UTXO y gestionado por el sello, proporcionando un mecanismo de gestión de estado eficiente.

RGB++

RGB++ es otra ruta de expansión de Nervos basada en la idea de RGB, que aún se basa en el enlace UTXO.

RGB++ utiliza la cadena UTXO Turing-completa ( 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 vínculo homogéneo con Bitcoin.

RGB++ utiliza una cadena UTXO Turing completa como cadena sombra, procesando datos fuera de la cadena y contratos inteligentes. Esta cadena puede ejecutar contratos inteligentes complejos y también puede estar vinculada a los 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 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. El soporte de múltiples cadenas permite que RGB++ se combine con cualquier cadena UTXO Turing completa, mejorando la flexibilidad del sistema. Al mismo tiempo, la vinculación isomórfica de UTXO permite una interoperabilidad entre cadenas sin puentes, evitando el problema de "monedas falsas" y asegurando la autenticidad y consistencia de los activos.

La verificación en cadena a través de la cadena sombra, 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++. Esta verificación en cadena simplifica el proceso de verificación y optimiza la experiencia del usuario. Al utilizar 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 está compuesto principalmente por Arch zkVM y la red de nodos de validación Arch, utilizando pruebas de cero conocimiento ( zk-proofs ) 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 conocimiento cero, verificadas por una red de nodos de validación descentralizados. El sistema funciona sobre un modelo UTXO, encapsulando el estado del contrato inteligente 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 verificación Arch valida el contenido de ZKVM a través de nodos líderes seleccionados aleatoriamente, utilizando el esquema de firma FROST para agregar las firmas de los nodos, y finalmente transmite 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 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, realizando la transición 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 pueda gastarse una vez, proporcionando una gestión de estado segura.

Arch, aunque no innova en la estructura de la blockchain, necesita una red de nodos de validación. Durante cada Epoch de Arch, el sistema selecciona aleatoriamente un nodo líder basado en los derechos, responsable de difundir la información a otros 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 generan firmas para el nodo líder. Una vez que la transacción obtiene el número necesario de firmas de nodos, puede ser transmitida en la red Bitcoin.

Conclusión

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, estas soluciones también tienen desventajas evidentes, como una mala experiencia de usuario, retrasos en la confirmación consistentes con Bitcoin y bajo rendimiento. Aunque se han ampliado las funcionalidades, no se ha mejorado el rendimiento, lo cual es especialmente evidente en Arch y RGB. RGB++ ofrece una mejor experiencia de usuario al introducir una cadena UTXO de alto rendimiento, pero también trae suposiciones adicionales de seguridad.

A medida que más desarrolladores se unan 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. Sin la necesidad de actualizar la red de Bitcoin, el enlace UTXO es el método más efectivo para expandir la programabilidad de Bitcoin. Siempre que se resuelva adecuadamente el problema de la experiencia del usuario, se convertirá en un gran avance para los contratos inteligentes de Bitcoin.