Exploração da Programabilidade do Bitcoin: de RGB à Arch Network

Bitcoin como a blockchain mais líquida e segura atualmente, atraiu muitos desenvolvedores após a onda de inscrições. Esses desenvolvedores rapidamente se concentraram na Programabilidade e nos problemas de escalabilidade do Bitcoin, e propuseram soluções como ZK, DA, sidechains, rollup, restaking, entre outras. Esses esforços elevaram a prosperidade do ecossistema Bitcoin a um novo patamar, tornando-se o foco central deste ciclo de alta.

No entanto, muitos designs continuaram a experiência de escalabilidade de plataformas de contratos inteligentes como o Ethereum, e muitas vezes dependem de pontes cross-chain centralizadas, apresentando pontos fracos. Existem relativamente poucas soluções projetadas com base nas características do Bitcoin, o que está relacionado à má experiência do desenvolvedor do Bitcoin. O Bitcoin possui algumas limitações que dificultam sua capacidade de executar contratos inteligentes como o Ethereum:

1. Por razões de segurança, a linguagem de script do Bitcoin limita a programabilidade, não conseguindo executar contratos inteligentes complexos.
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 segregação de 2017 (SegWit) ampliou o limite do tamanho do bloco do Bitcoin; a atualização Taproot de 2021 possibilitou a verificação de assinaturas em massa, acelerando a velocidade de processamento das transações. Essas atualizações criaram condições para a programabilidade do Bitcoin.

Em 2022, o desenvolvedor Casey Rodarmor propôs a "Teoria Ordinal", que descreve o esquema de numeração dos Satoshis, tornando possível embutir dados arbitrários nas transações de Bitcoin. Isso abriu novas possibilidades para embutir informações de estado e metadados diretamente na cadeia do Bitcoin, oferecendo novas ideias para aplicativos que necessitam de dados de estado acessíveis e verificáveis.

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

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

1. RGB é uma solução de contrato inteligente validada por clientes off-chain, que registra as mudanças de estado do contrato inteligente no UTXO do Bitcoin. Embora tenha algumas vantagens de privacidade, é complicado de usar e carece de combinabilidade de contratos, desenvolvendo-se lentamente.

2. RGB++ é uma outra rota de extensão da Nervos baseada na ideia RGB, ainda baseada na vinculação UTXO, mas ao tornar a própria cadeia um validador de cliente com consenso, oferece uma solução de ativos de metadados cross-chain, suportando a transferência de qualquer cadeia de 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 correspondentes, registrando as mudanças de estado e as fases dos ativos nas transações de Bitcoin através da agregação de transações.

RGB

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

RGB utiliza validação off-chain, transferindo a validação de transferência de tokens da camada de consenso do Bitcoin para fora da cadeia, sendo verificada por clientes específicos relacionados a transações. Isso reduz a necessidade de transmissão em toda a rede, aumentando a privacidade e a eficiência. No entanto, essa forma de aprimoramento de privacidade também é uma faca de dois gumes. Embora melhore a proteção da privacidade, resulta em invisibilidade para terceiros, tornando as operações reais complexas e difíceis de desenvolver, resultando em uma experiência de usuário insatisfatória.

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

RGB++

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

RGB++ utiliza uma cadeia UTXO Turing-completa ( como CKB ou outra cadeia ) para processar dados off-chain e contratos inteligentes, melhorando ainda mais a programabilidade do Bitcoin e garantindo segurança através de vinculação homogénea do Bitcoin.

RGB++ utiliza uma cadeia UTXO Turing-completa como cadeia sombra, processando dados off-chain e contratos inteligentes. Esta cadeia pode executar contratos inteligentes complexos e ainda se vincula aos UTXOs do Bitcoin, aumentando a programabilidade e a flexibilidade do sistema. Os UTXOs do Bitcoin e os UTXOs da cadeia sombra são 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 de ativos. O suporte a múltiplas cadeias 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 transferência entre cadeias sem pontes, evitando o problema da "moeda falsa", garantindo a autenticidade e a consistência dos ativos.

A validação on-chain através da Shadow Chain simplifica o processo de validação do cliente com o RGB++. Os usuários só precisam verificar as transações relacionadas à Shadow Chain para validar a correção do cálculo de estado do RGB++. Esta validação on-chain simplifica o processo de validação e otimiza a experiência do usuário. Com a 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 pela Arch zkVM e pela rede de nós de validação Arch, utilizando provas de conhecimento zero (zk-proofs) 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 necessitando de 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 descentralizados. O sistema opera com base no modelo UTXO, encapsulando o estado dos contratos inteligentes em State UTXOs, aumentando a segurança e a eficiência.

Asset UTXOs são usados para representar Bitcoin ou outros tokens, podendo ser geridos por 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, transmite 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, uma prova de conhecimento zero é gerada para verificar a correção do contrato e as mudanças de estado.

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 state UTXOs, enquanto os ativos de dados originais são registrados como Asset UTXOs. Arch garante que cada UTXO só pode ser gasto uma vez, proporcionando uma gestão de estado segura.

Embora o Arch não inove na estrutura da blockchain, é necessário validar a rede de nós. Durante cada Epoch do Arch, o sistema seleciona aleatoriamente o nó Leader com base na participação, responsável por disseminar informações para outros nós validadores na rede. Todas as zk-proofs são validadas por uma rede de nós validadores descentralizada, garantindo a segurança e a resistência à censura do sistema, e gerando assinaturas para o nó Leader. Após obter o número necessário de assinaturas dos nós, a transação pode ser transmitida na rede Bitcoin.

Conclusão

Na área de design de programabilidade do Bitcoin, RGB, RGB++ e Arch Network têm características distintas, mas todos mantêm a abordagem de vinculação de UTXO. A propriedade de autenticação de uso único do UTXO é mais adequada para gravar o estado de contratos inteligentes.

No entanto, essas soluções também têm desvantagens óbvias, como uma má experiência do usuário, atrasos de confirmação consistentes com Bitcoin e baixo desempenho. Embora tenham expandido as funcionalidades, não melhoraram o desempenho, o que é especialmente evidente no Arch e no RGB. O RGB++ oferece uma melhor experiência do usuário ao introduzir uma cadeia UTXO de alto desempenho, mas também traz suposições adicionais de segurança.

Com mais desenvolvedores a juntar-se à comunidade Bitcoin, veremos mais propostas de escalonamento, como a proposta de atualização op-cat que está a ser discutida ativamente. Propostas que se alinham com as propriedades nativas do Bitcoin merecem atenção especial. Sem a necessidade de atualizar a rede Bitcoin, a ligação UTXO é o método mais eficaz para expandir a programabilidade do Bitcoin. Assim que os problemas de experiência do utilizador forem resolvidos, isso representará um grande avanço para os contratos inteligentes do Bitcoin.