I. Introdução ao Projeto

Bitcoin, a maior e mais conhecida criptomoeda, é famosa por sua estrutura descentralizada e tecnologia blockchain. O seu elevado grau de descentralização e segurança levaram-na a ser vista como uma criptomoeda de reserva global. No entanto, o Bitcoin tem algumas limitações em termos de composição e escalabilidade. À medida que as soluções evoluem, o surgimento do Ethereum, com sua linguagem de programação Turing-completa, desafia a escalabilidade da camada fundamental com um ecossistema de aplicativos descentralizado. Isto, combinado com o desenvolvimento da Camada 2 do Ethereum, levou a um crescimento sem precedentes no ecossistema Ethereum. No entanto, a introdução de contratos inteligentes no Bitcoin continua a ser uma questão não resolvida. Dado o relativo subdesenvolvimento das aplicações e do valor da Camada 2 do Bitcoin, há espaço significativo para crescimento na construção da segunda camada do Bitcoin.

Atualmente, existem várias tecnologias para construir a Camada 2 do BTC, incluindo canais de estado, drivechains, rollups multisig e possíveis propostas de soft fork do Bitcoin para rollups ZK e OP. A multiassinatura Lightning Network e Liquid já são soluções BTC Layer 2 de sucesso. Este artigo apresenta um novo conceito – o Protocolo Botanix.

O Protocolo Botanix é uma solução de cadeia descentralizada construída em BTC, utilizando os princípios fundamentais do relâmpago para operar a Máquina Virtual Ethereum (EVM). Botanix adota um modelo baseado em conta semelhante ao Ethereum, substituindo o modelo Unspent Transaction Output (UTXO) do Bitcoin. Cada nó completo do Botanix executará o protocolo central BTC e o protocolo Botanix.

II. Visão do Projeto

O Botanix Labs propõe a construção de uma segunda camada sobre o Bitcoin, apresentando equivalência completa à Máquina Virtual Ethereum (EVM). Utilizando Bitcoin como a camada base mais descentralizada e segura, esta segunda camada irá desbloquear novas possibilidades para a composição, ecossistema e funcionalidade dos contratos inteligentes Ethereum. Esta iniciativa apresenta o Spiderchain – um design de segunda camada sobre o Bitcoin, que visa aprimorar a descentralização e oferecer aos usuários uma gama mais ampla de possibilidades de aplicação.

III. Roteiro de Desenvolvimento

4. Histórico da equipe

A equipe atualmente consiste em mais de dez membros principais, muitos dos quais estão envolvidos no campo das criptomoedas há mais de uma década, incluindo ex-funcionários da Blockstream. O fundador, Willem, é graduado com dupla formação em Engenharia Elétrica e Economia Empresarial pela Bélgica. A equipe tem formação em tecnologia e marketing, mas geralmente é mediana em sua área.

V. Informações de Financiamento

Atualmente não disponível.

VI. Arquitetura de Projeto

Na atual segunda camada e cadeias laterais do Bitcoin (BTC), a Lightning Network oferece tecnologia descentralizada de segunda camada, mas é limitada pela liquidez, pelo ecossistema e pelas restrições UTXO do BTC; a multiassinatura federada e o Op Rollup fornecem uma combinação e flexibilidade, mas são limitados por características centralizadas. O protocolo Botanix, no entanto, é uma Máquina Virtual Ethereum (EVM) de segunda camada construída sobre Bitcoin. Botanix usa um mecanismo de consenso de Prova de Participação (PoS), exigindo que os participantes apostem Bitcoin real na primeira camada para proteger toda a segunda camada. O protocolo opera inteiramente em Bitcoin, permitindo que os usuários usem Bitcoin nativamente em qualquer aplicativo construído em EVM. O protocolo de segunda camada é otimizado para permitir que qualquer pessoa participe e execute um nó completo. Os Bitcoins no Botanix são bloqueados no Spiderchain e protegidos com uma série de multiassinaturas contínuas controladas por um subconjunto aleatório de nós do Orchestrator, garantindo uma participação genuína. Assim, passar da cadeia principal do Bitcoin para a segunda camada requer uma suposição de confiança adicional: nenhuma parte controla o coletivo dos stakeholders. O protocolo Botanix pode ser implementado imediatamente no Bitcoin sem nenhuma proposta de melhoria do Bitcoin.

A rede Botanix, ao introduzir contratos inteligentes que não podem ser executados em Bitcoin, semelhante aos operadores de nós da Lightning Network, move partes complexas fora da cadeia para garantir o estado correto da blockchain Botanix. Toda a rede de segunda camada opera como um blockchain, permitindo que outros usuários criem novas carteiras e implantem contratos inteligentes neste protocolo.

A cadeia de aranha

Botanix apresenta Spiderchain, um novo mecanismo para blockchain de segunda camada. Spiderchain consiste em uma série de carteiras multiassinaturas contínuas criadas entre orquestradores Botanix. Ao gerenciar essas carteiras com múltiplas assinaturas de maneira distribuída, a segurança é garantida. Esta cadeia contínua de múltiplas assinaturas cria uma rede para proteger os ativos Bitcoin na cadeia Botanix. Esta cadeia “móvel” de multiassinaturas atua como uma garantia, bloqueada nesta rede descentralizada de multiassinaturas, assim denominada Spiderchain.

O papel principal do Spiderchain é separar os ativos Bitcoin do blockchain Bitcoin. Ao proteger o Bitcoin no Botanix em uma cadeia distribuída de múltiplas assinaturas, ele isola o Bitcoin da Máquina Virtual Ethereum (EVM). Isto permite a transição do modelo UTXO do Bitcoin para o modelo de conta usado no EVM.

A imagem abaixo mostra uma representação visual do Spiderchain. A cada produção de bloco Bitcoin, uma nova assinatura múltipla é criada entre diferentes orquestradores aleatórios.

Como a segurança depende de incentivos e do número de orquestradores, todos os orquestradores devem fornecer uma certa quantia de garantia antes de participarem. Esta garantia é utilizada para compensação em caso de comportamento malicioso. A segurança do Spiderchain segue um modelo de prova de participação, garantindo segurança matemática desde que o número de participantes maliciosos seja significativamente menor do que outros orquestradores.

Botanix区块

O blockchain Botanix opera normalmente com três partes principais. Primeiro, ele verifica as transações enviadas pelos usuários ao Orchestrator a partir da cadeia principal do Bitcoin (este é o processo de introdução do Bitcoin na rede Botanix). Em seguida, ele executa as alterações de estado necessárias para criar um novo bloco. Finalmente, no final de cada ciclo, novas saídas de transação não utilizadas (UTXO) são criadas para transferir ativos do Spiderchain de volta para a cadeia principal (este é o processo de recuperação do Bitcoin da rede Botanix).

Verifique os ativos enviados aos orquestradores Botanix. Em caso afirmativo, realize operações de introdução de ativos.

Execute o processo de consenso e mudança de estado do Botanix. Esta parte é análoga ao processamento de blocos do Ethereum.

Verifique se há ativos que precisam ser transferidos do Botanix para outro lugar. Se sim, realize operações de recuperação de ativos. É importante observar que devido às diferentes velocidades de processamento da blockchain Bitcoin e da blockchain Botanix, na maioria dos casos, a primeira e a terceira partes estão apenas atualizando o pool de transações UTXO. Os blocos Bitcoin são produzidos aproximadamente a cada 10 minutos, enquanto o Botanix operará cerca de 12 segundos por bloco. Entre os blocos de Bitcoin, o Botanix irá gerar seus blocos, contendo transações na EVM. Quando um novo bloco Bitcoin for recebido, o Botanix executará as etapas mencionadas acima para garantir que as transações na cadeia EVM sejam finalmente confirmadas.

Botanix EVM

A Botanix opera um cliente de execução completo da Máquina Virtual Ethereum (EVM), espelhando a própria rede Ethereum, pois é capaz de executar todos os mesmos contratos inteligentes e aplicativos descentralizados (DApps) encontrados no Ethereum. Não requer a geração de provas de validade que limitem o desempenho, pois sua segurança é derivada do Spiderchain. O Botanix EVM alimenta o ambiente operacional da rede Ethereum, permitindo a execução de contratos inteligentes escritos em Solidity e outras linguagens de programação. Ao executar um cliente EVM completo, o Botanix suporta todas as funcionalidades idênticas ao Ethereum.

Embora funcionalmente equivalente ao Ethereum, o Botanix continua sendo uma rede distinta com seus recursos e características exclusivos. Por exemplo, adota um algoritmo de consenso PoS diferente, aproveitando a estrutura descentralizada e econômica do Bitcoin.

Orquestradores

Os orquestradores desempenham um papel fundamental no protocolo Spiderchain, encarregados de gerenciar e proteger o protocolo Botanix.

Para entrar no Spiderchain, os novos orquestradores devem manifestar seu interesse ao orquestrador do bloco atual e colocar uma certa quantidade de garantia em uma configuração de múltiplas assinaturas. Este processo é concluído após a confirmação no Bitcoin, tornando o novo Orchestrator um nó totalmente participante.

Ao sair do Spiderchain, um orquestrador precisa comunicar sua intenção ao orquestrador do bloco atual e assinar uma mensagem de saída. O processo de saída começa então, incluindo etapas como substituição da assinatura múltipla e devolução da garantia.

Se um orquestrador apresentar comportamento impróprio, como inatividade, propostas de bloqueio incorretas, assinaturas incorretas de múltiplas assinaturas ou validações incorretas, ele corre o risco de ter suas garantias perdidas. Orquestradores inativos perderão recompensas de bloco e poderão eventualmente ser removidos. Essas regras garantem o bom funcionamento e a segurança do Spiderchain.

Segurança

1.Compensação entre tamanho de múltiplas assinaturas e garantia

Existem dois métodos distintos de proteger fundos bloqueados no Spiderchain:

Primeiro, por design, os fundos são armazenados na camada um do Bitcoin e bloqueados em uma configuração de múltiplas assinaturas do Spiderchain. Isso significa que mesmo com nós maliciosos do Orchestrator, eles não podem acessar os Bitcoins no Spiderchain sem a aprovação de outros nós, já que a assinatura múltipla exige que vários nós aprovem conjuntamente quaisquer operações de fundos.

Em segundo lugar, há a segurança garantida através de mecanismos de incentivo. Cada nó orquestrador deve oferecer uma determinada quantia de garantia, servindo como garantia econômica. Isto significa que têm um incentivo financeiro para operar corretamente, pois podem perder parte das suas garantias se violarem regras ou se comportarem de forma inadequada. Este mecanismo de incentivo ajuda a manter o bom funcionamento e a segurança da rede.

O tamanho da assinatura múltipla é uma consideração de equilíbrio. Se for muito grande, assiná-lo pode levar muito tempo e causar problemas de coordenação. Além disso, se uma parte mal-intencionada controlar a maioria dos direitos de assinatura, poderá obter acesso a todos os fundos do Spiderchain. Portanto, dividir a garantia em múltiplas assinaturas menores pode reduzir o risco, mas se for muito pequena, poderá diminuir a segurança da proteção dos fundos contra ataques maliciosos.

A garantia garante o funcionamento adequado dos nós do Orchestrator. Para participar da rede Spiderchain, os nós Orchestrator devem fornecer uma determinada quantidade de garantias, garantindo sua participação. Isso ajuda a evitar que qualquer parte execute vários nós, evitando assim ataques Sybil. Se um nó do orquestrador se comportar de maneira inadequada, como tempo de inatividade, ações maliciosas ou desaparecimento, ele perderá uma parte de sua garantia.

Atividade refere-se à manutenção do funcionamento normal dos participantes da rede Botanix e da multiassinatura. Se os participantes não responderem por um longo período, poderão perder uma parte de suas recompensas e, eventualmente, serem removidos da assinatura múltipla. Além disso, determinados comportamentos são considerados maliciosos, como propor bloqueios incorretos ou assinaturas erradas de assinaturas múltiplas, levando à redução de garantias.

Estas medidas visam garantir a segurança e o funcionamento estável do protocolo Spiderchain.

2. Proteção de chave privada

O sigilo direto é um atributo crucial dos sistemas criptográficos, usado para proteger as chaves secretas contra comprometimento. No caso do Botanix, o sigilo direto significa que mesmo que os invasores obtenham 2/3 do controle majoritário, eles não possuirão a maioria das chaves de todas as assinaturas múltiplas anteriores. Em vez disso, os invasores terão apenas propriedade majoritária das assinaturas múltiplas recém-geradas. Isso garante que a segurança das assinaturas múltiplas anteriores permaneça intacta e que o protocolo possa tomar medidas apropriadas para mitigar o ataque. Através do design do Spiderchain, o Botanix alcança sigilo direto, permitindo que o protocolo forneça um nível mais alto de segurança e proteja o sistema de possíveis ataques.

3. Herdando a segurança BTC

A segurança do Botanix depende da segurança do Bitcoin, particularmente dos recursos de segurança fornecidos pelo seu sistema Proof of Work (PoW). Se a segurança do Bitcoin for comprometida, isso também impactará negativamente a segurança do Botanix. Assim, a Botanix conta com as vantagens de segurança do sistema PoW do Bitcoin para garantir a segurança de sua própria rede. Especificamente, utiliza Bitcoin para mitigar três riscos no sistema Proof of Stake: centralização, seleção aleatória de validador e finalidade.

VII. Conquistas de Desenvolvimento

Twitter: 1.331 seguidores, nível médio de interação dos fãs.

Discord: 459 membros, Telegram: 469 membros, com taxa de atividade inferior a 20%.

No geral, o envolvimento comunitário do projecto é moderado e ainda está na sua fase inicial.

VIII. Modelo Econômico

Atualmente indisponivel.

IX. Vantagens e riscos

Vantagens:

1. Segurança: A segurança do Botanix depende do sistema Proof of Work (PoW) do Bitcoin, oferecendo segurança comparável ao Bitcoin, uma das redes blockchain mais seguras até o momento. Conseqüentemente, o Botanix se beneficia muito em termos de segurança.

2. Descentralização: Como um blockchain de segunda camada, o Botanix dá continuidade ao espírito de descentralização do Bitcoin, permitindo que qualquer pessoa participe e execute um nó completo. Isto ajuda a manter a natureza descentralizada da rede.

3. Compatibilidade EVM: Botanix suporta Ethereum Virtual Machine (EVM), o que significa que pode executar contratos inteligentes e aplicativos descentralizados compatíveis com Ethereum, oferecendo aos desenvolvedores uma ampla gama de possibilidades de aplicativos.

4. Segurança avançada: O Botanix alcança segurança avançada por meio do design do Spiderchain, garantindo que, mesmo que os invasores obtenham o controle, a segurança das transações anteriormente multiassinadas não seja comprometida.

   Desvantagens:

5. Dependência: A segurança do Botanix é altamente dependente do sistema PoW do Bitcoin. Se a segurança do Bitcoin for comprometida ou atacada (o que atualmente parece altamente improvável), o Botanix também poderá ser afetado, indicando que a sua segurança depende de fatores externos.

6. Concorrência: Botanix está em uma competição acirrada na esfera de criptomoedas e blockchain. Atualmente, não existem projetos significativos em seu ecossistema, necessitando de competição com outros para atrair desenvolvedores e usuários.

7. Velocidade: A velocidade de geração de blocos do Bitcoin e do Botanix é diferente, levando potencialmente a tempos de espera adicionais para o processamento de transações entre cadeias. Embora o Botanix gere blocos mais rápido que o Bitcoin, ele ainda é mais lento em comparação com o Ethereum.

Em resumo, como um sistema blockchain de segunda camada construído sobre Bitcoin, o Botanix tem diversas vantagens, mas também enfrenta desafios relacionados à dependência e à competição. A sua segurança e descentralização tornam-no competitivo em alguns aspectos, mas precisa de ultrapassar vários obstáculos técnicos e de mercado para conseguir uma adopção generalizada.

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