"Esperamos que el próximo ciclo de crecimiento exponencial de blockchain provenga de la aplicación a gran escala de Bitcoin".

Con el establecimiento oficial de Satoshi Lab, copatrocinado por Web3 Labs y Waterdrip Capital, en Hong Kong, las discusiones sobre el ecosistema Bitcoin están aumentando gradualmente en todo el mercado criptográfico. El uso de soluciones de verificación del lado del cliente para crear contratos inteligentes en scripts de Bitcoin, al tiempo que es compatible con Lightning Network infinitamente escalable para transacciones de canal, puede convertirse en un bloque en el triángulo que garantiza simultáneamente "seguridad, descentralización y escalabilidad" de la cadena de aplicaciones a gran escala. soluciones.

Este artículo proporcionará una explicación científica popular sobre algunos conceptos básicos del ecosistema Bitcoin. Desde el "Triángulo Imposible de Blockchain" que obstaculiza la aplicación a gran escala, hasta la "Red Lightning" de Bitcoin que supera el "Triángulo Imposible", hasta las soluciones actuales para los scripts de Bitcoin y los principios del modelo UTXO.

¿Qué obstaculiza la aplicación a gran escala de blockchain?

Vitalik Buterin, fundador de Ethereum, y Chang Chao, fundador de Babbitt, propusieron que "las redes blockchain no pueden lograr seguridad, descentralización y escalabilidad al mismo tiempo", que es el "triángulo imposible de blockchain". El problema del "Triángulo Imposible" ha obstaculizado durante mucho tiempo la aplicación a gran escala de blockchain.

Sobre la base de garantizar la seguridad, Ethereum se ha centrado en el desarrollo de la descentralización en los últimos diez años y ha seguido innovando en la capa de infraestructura de la cadena pública subyacente para ampliar la escalabilidad de la cadena pública de Ethereum. Para lograr este objetivo, Ethereum también ha iterado sobre varios algoritmos aéreos, fragmentación, acumulación y otras tecnologías en los últimos diez años.

Pero para el problema de escalabilidad, a juzgar por Ethereum y sus intentos de Capa 2, parece que mientras la solución siga limitada a blockchain, habrá un límite superior de rendimiento. Incluso la cadena de bloques más poderosa que vemos actualmente sigue siendo difícil de superar el límite superior de TPS (transacciones por segundo). Está lejos de los requisitos de las aplicaciones comerciales a gran escala de millones de TPS, y la industria global todavía tiene una gran brecha para lograr el objetivo de cientos de millones de TPS. Para las principales cadenas públicas, ya sea Ethereum o Bitcoin, todas enfrentan un cuello de botella: "¿Cómo resolver la escalabilidad?"

¿Cómo funciona la Red Lightning?

Lightning Network utiliza computación fuera de la cadena, es decir, "canal de pago", para resolver completamente el problema de escalabilidad del "triángulo imposible": siempre que esté construido con suficientes canales, puede ejecutar cualquier cantidad de transacciones simultáneas.

Principio de la red Lightning

1. Tomemos como analogía el sistema bancario, si A y B abren una cuenta y transfieren dinero. Cuando dos personas están en el mismo banco, la compensación se produce dentro del mismo banco. Cuando A y B no están en el mismo banco, deben realizar operaciones de liquidación interbancaria a través del banco central.
2. Lightning Network imita la forma en que los bancos limpian sus cuentas: los usuarios A y B abren un canal Lightning entre ellos a través de Lightning Network. Cuando se abre el canal, A y B usan el canal para establecerse directamente en Lightning Network sin establecerse en la cadena de bloques de Bitcoin. Solo cuando el canal está cerrado, A y B necesitan cruzar Lightning Network para establecerse en la cadena de bloques de Bitcoin.

Proceso de operación del canal Lightning

1. Pagar reservas: similar al escenario tradicional en el que es necesario pagar reservas por adelantado para abrir una cuenta bancaria, abrir un canal Lightning Network también requiere pagar reservas de Bitcoin.
2. Contabilidad de transacciones fuera de la cadena: cada transacción se registra una por una a través de Lightning Network y se debe firmar un acuerdo de penalización para cada contabilidad.
3. Registro de liquidación en cadena: después de cerrar el canal Lightning, los datos históricos de transacciones se empaquetan y liquidan de una vez y finalmente se envían a la cadena de bloques de Bitcoin.

Cómo Lightning Network evita el fraude en cadena

Si durante la transacción del canal, A realiza un comportamiento fraudulento: cierra el canal antes de tiempo para liquidar Bitcoins. Luego, cuando se cierre el canal, se generará inmediatamente una transacción fraudulenta en la cadena de Bitcoin. Según la apertura de la cadena Bitcoin, B puede observar a tiempo y castigar a A con un acuerdo de penalización firmado de antemano. La pena es confiscar todas las reservas de A.

El cuello de botella de la aplicación a gran escala de Lightning Network

En teoría, Lightning Network logra una escalabilidad infinita y supera el triángulo imposible de blockchain. Pero el problema más crítico que obstaculiza la aplicación a gran escala de Lightning Network es que Lightning Network utiliza el mismo script que Bitcoin, mientras que no hay contratos inteligentes en la cadena de Bitcoin, solo scripts simples, que no pueden transportar aplicaciones complejas. Es decir, la cadena de Bitcoin es Turing incompleta. Turing completo significa que teóricamente puede resolver cualquier problema computacional. Al utilizar un lenguaje de secuencias de comandos completo de Turing, puede ser lógicamente compatible con otros lenguajes de programación y, en teoría, puede realizar la lógica que cualquier otro lenguaje puede realizar y replicar la lógica empresarial real en la mayor medida. No existen contratos inteligentes en la cadena de bloques de Bitcoin, y mucho menos la creación de aplicaciones basadas en contratos inteligentes. Entonces, el mayor problema que Lightning Network debe superar es "cómo implementar contratos inteligentes en Bitcoin".

Soluciones existentes para mejorar el "poder" de la cadena de bloques de Bitcoin

1. Cadena lateral
2. La cadena lateral se refiere a crear una cadena con función de contrato inteligente, copiarla y vincularla a la cadena principal de Bitcoin en dos direcciones, de modo que los activos de Bitcoin se puedan migrar sin problemas entre la cadena principal y la cadena lateral, logrando así contratos inteligentes. span>La cadena lateral requiere un proveedor de servicios centralizado externo para la replicación y migración de activos de la cadena principal. < /span> Actualmente, sólo existe una solución pancentralizada. Por ejemplo, "WBTC" es un token ERC-20 emitido por BitGo en la red Ethereum y está anclado 1:1 con BTC como activo derivado. La comunidad de desarrolladores de Bitcoin Core nunca ha respaldado la solución de cadena lateral debido al problema de centralización de la emisión de terceros. Pero actualmente no existe una tecnología de vinculación bidireccional suficientemente descentralizada.
3. Monedas de colores
4. En 2012, Meni Rosenfeld, presidente de la Asociación Bitcoin, publicó el artículo “Overview of Colored Coins”, que introdujo un mecanismo para explotar la “fungibilidad” de Bitcoin “coloreando” ciertas monedas para diferenciar tokens específicos de otros tokens. monedas para crear aplicaciones adecuadas para estas monedas. El método específico es utilizar la instrucción OP_RETURN en el script de Bitcoin, agregar 80 bytes de cualquier carácter al final, diseñar la cadena de acuerdo con el formato especificado en los 80 bytes, marcar las "monedas de colores" especificando artificialmente el significado del cadena y realizar actualizaciones. Contratos inteligentes complejos. Pero 80 bytes de espacio es demasiado pequeño para implementar funciones complejas.
5. El posterior programa “Colored Coin” también introdujo nuevas tecnologías. Por ejemplo, la tecnología de grabado "Ordinals" utiliza el espacio 3 M "Testigo Segregado" en el bloque Bitcoin para insertar pequeñas imágenes en él para emitir NFT. Por ejemplo, BRC-20 utiliza una cadena de códigos para expresar contenido más rico que 80 bytes. Sin embargo, estas monedas de colores causarán problemas graves adicionales: ocupan el espacio "Testigo Segregado", que originalmente se usaba para almacenar firmas de transacciones de transferencia de Bitcoin. Abarrotar el espacio de “Testigo Segregado” conducirá a que se reduzca el número de transacciones que se pueden ejecutar en Bitcoin, lo que provocará una disminución del rendimiento de Bitcoin. El esquema de monedas de colores también ha encontrado una fuerte resistencia por parte de los desarrolladores principales de Bitcoin porque las monedas de colores contaminan el Bitcoin nativo. Además, el formulario especificado artificialmente todavía requiere un tercero centralizado para el análisis del servidor.
6. Validación del cliente

En 2016, el desarrollador principal de Bitcoin, Peter Todd, publicó un artículo en el que proponía el paradigma de verificación del cliente, simulando el método tradicional de firma de contratos para garantizar que solo ambas partes conozcan la premisa de privacidad del contenido del contrato, sin la participación de terceros. lograr una descentralización completa.< /span> Al mismo tiempo, cuando se ejecuta la transacción, el iniciador de la transacción proporciona los datos completos necesarios del historial de la transacción y la otra parte los verifica por sí misma para evitar que ocurran problemas de fraude. No hay problema de centralización y la verificación fuera de la cadena no está limitada por el rendimiento, por lo que actualmente la mayoría de la gente la considera la solución "óptima" para resolver la deficiencia de integridad de Turing de la cadena de bloques de Bitcoin.

Firma de contratos tradicional versus firma de contratos inteligentes blockchain

1. Firma de contrato tradicional: hay una transacción entre A y B. Primero se firma un contrato. Ambas partes confirman el contenido del contrato y luego lo firman. El contrato no puede ser alterado al firmarlo. Cualquier transacción en el proceso de ejecución del contrato futuro es una transacción entre dos personas, A y B, y no requiere la intervención de un tercero.
2. Firma de contratos inteligentes de Blockchain: el proceso de transacción se anuncia a toda la red y todos los mineros lo ejecutan y verifican. No hay privacidad en todo el proceso de ejecución y, dado que es necesario publicarlo en toda la red para llegar a un consenso, el rendimiento es limitado.

¿Es hermética la validación del lado del cliente?

Al ver esto, algunas personas parecen tener dudas. La propia cadena de bloques descentralizada de Bitcoin resuelve los problemas de seguridad en los negocios tradicionales, pero con la introducción de la verificación del cliente, la solución vuelve a la cadena, incluso si se resuelve el problema del fraude, entonces, ¿cómo prevenir eficazmente el problema del doble gasto?

Introducción de “sellos desechables”

Dado que la verificación del lado del cliente en sí no incluye un mecanismo de prevención de doble gasto, tenemos que introducir asistencia de terceros para resolver este problema. Para lograr esto, vinculamos cada estado de cada contrato que debe verificarse en la validación del cliente a una salida de transacción no gastada (UTXO) de Bitcoin específica. Dado que sólo existen dos formas de UTXO, “gastadas” y “no gastadas”. Una vez que desee cambiar el estado del contrato de verificación, debe gastar el UTXO vinculado (cualquier cantidad es aceptable), para que la transacción que lo gasta pueda obtener la Confirmación de blockchain. Además, la transacción de Bitcoin que lo gasta también debe proporcionar prueba del contenido de la transición de estado (que actúa de manera similar a un valor hash). En pocas palabras, el UTXO encuadernado puede considerarse como el lacre de este “sobre” estatal. Si desea abrir el sobre uno por uno, debe abrir el lacre.

Notas adicionales sobre el modelo UTXO

A diferencia del modelo de cuenta de Ethereum, la salida de transacciones no gastadas (UTXO) se envía de una dirección a otra, pero aún no ha sido canjeada por el destinatario para enviar los fondos a otra persona en una transacción posterior.

1. Por ejemplo, si Alice envía 1 Bitcoin a Bob, entonces Bob es propietario del UTXO siempre que no gaste el BTC que recibió de Alice. Una vez que Bob gasta 1 BTC, el ciclo de vida del UTXO termina.
   

2. Suponiendo que la billetera de Bob solo participó en una transacción en la que Bob recibió 1 BTC de Alice, el verificador de transacciones sabe que el saldo UTXO de Bob es 1 BTC. Si Bob envía 1 BTC a Carol, su UTXO inmediatamente se convierte en 0 BTC. Si Bob intenta gastar dos veces sus monedas en una segunda transacción saliente, el validador encontrará que su saldo UTXO es insuficiente para usarlo como una segunda transacción saliente. entrada de una transacción, y un validador honesto nopropagaráni confirmará su transacción de doble gasto.

El próximo crecimiento exponencial: el ecosistema Bitcoin explota

Durante la evolución de Bitcoin, el diseño de la verificación del lado del cliente ha evitado hábilmente los problemas de centralización de las soluciones de cadenas laterales y monedas de colores, e introdujo un mecanismo de sellado único para mejorar aún más la seguridad. En este momento, el ecosistema Bitcoin está marcando el comienzo del nacimiento de una serie de nuevos protocolos. Entre ellos, el protocolo RGB no solo sigue los conceptos anteriores, sino que también propone ser compatible con Lightning Network, sentando las bases para una escalabilidad ilimitada. Aunque la compatibilidad del protocolo RGB y Lightning Network aún no es perfecta, tenemos plena confianza en el futuro y creemos que la infraestructura que ayuda al protocolo a optimizarse continuamente superará las limitaciones de larga data del “triángulo imposible de cadena de bloques”.

Tenemos más razones para esperar que el crecimiento exponencial de blockchain en el próximo ciclo provenga de la adopción a gran escala de blockchain impulsada por la explosión del ecosistema Bitcoin. Creemos que Bitcoin romperá con su depósito único de valor original y resaltará sus atributos monetarios. Al mismo tiempo, seguirá incorporando más aplicaciones al ecosistema de Bitcoin a través de soluciones diversificadas, promoverá la escalabilidad ecológica y el desarrollo sostenible y seguirá contribuyendo al mundo blockchain. Trae infinitas posibilidades.

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