Este artigo apresenta três soluções de contrato inteligente do Bitcoin: #RGB, RGB++, e Rede Arch@ArchNtwrk.

Antecedentes

O Bitcoin é atualmente a blockchain mais líquida e segura. Após o surgimento das inscrições, o ecossistema BTC atraiu muitos desenvolvedores, que rapidamente voltaram sua atenção para a programabilidade e escalabilidade do BTC. Ao introduzir várias abordagens como ZK, DA, sidechains, rollups e restaking, a prosperidade do ecossistema BTC está alcançando novas alturas, tornando-se uma narrativa importante no atual mercado de alta.

No entanto, muitos desses designs seguem as experiências de escalonamento de contratos inteligentes de ETH e outras blockchains e dependem de pontes centralizadas entre cadeias, que são pontos fracos no sistema. Poucas soluções são projetadas com base nas características do BTC em si, em parte devido à experiência menos amigável do desenvolvedor do BTC. O Bitcoin não pode executar contratos inteligentes como o Ethereum por várias razões:

• A linguagem de script do Bitcoin é limitada em completude de Turing por razões de segurança, o que torna impossível executar contratos inteligentes como o Ethereum.

• O armazenamento na blockchain do Bitcoin é projetado para transações simples e não é otimizado para contratos inteligentes complexos.

• Mais importante ainda, o Bitcoin não possui uma máquina virtual para executar contratos inteligentes.

A introdução do SegWit em 2017 aumentou o limite de tamanho do bloco do Bitcoin; a atualização Taproot em 2021 possibilitou a verificação de assinatura em lote, permitindo um processamento de transações mais fácil e rápido (desbloqueando trocas atômicas, carteiras de múltiplas assinaturas e pagamentos condicionais). Essas mudanças tornaram a programabilidade no Bitcoin possível.

Em 2022, o desenvolvedor Casey Rodarmor apresentou sua “Teoria Ordinal”, que delineava um esquema de numeração para Satoshis, permitindo a incorporação de dados arbitrários, como imagens, em transações de Bitcoin. Isso abriu novas possibilidades para a incorporação de informações de estado e metadados diretamente no blockchain do Bitcoin, oferecendo uma nova abordagem para aplicativos como contratos inteligentes que exigem dados de estado acessíveis e verificáveis.

Atualmente, a maioria dos projetos que visam estender a programabilidade do Bitcoin dependem das redes da Camada 2 (L2) do Bitcoin, o que força os usuários a confiar em pontes entre cadeias, representando um desafio significativo para a L2 ganhar usuários e liquidez. Além disso, o Bitcoin atualmente não possui uma máquina virtual nativa ou programabilidade, tornando difícil alcançar a comunicação entre L2 e L1 sem suposições de confiança adicionais.

A rede Arch, RGB e RGB++ tentam todas melhorar a programabilidade do Bitcoin, aproveitando os atributos nativos do BTC, oferecendo capacidades de contrato inteligente e transações complexas através de diferentes métodos.

• RGB é uma solução de contrato inteligente que depende de verificação do cliente fora da cadeia, com mudanças de estado do contrato inteligente registradas no UTXO do Bitcoin. Embora ofereça algumas vantagens de privacidade, é difícil de usar e falta composabilidade de contratos, resultando em um desenvolvimento muito lento.

• RGB++ é uma extensão da abordagem RGB pela Nervos, ainda baseada na vinculação UTXO, mas usando a própria cadeia como validador de cliente baseado em consenso. Ele fornece uma solução para ativos de metadados entre cadeias e suporta transferências de quaisquer cadeias estruturadas por UTXO.

• A Arch Network oferece uma solução nativa de contrato inteligente para BTC, criando uma máquina virtual ZK e uma rede de nós validadores correspondentes. Ela agrega transações para registrar mudanças de estado e estágios de ativos nas transações de BTC.

Rede Arch

A rede Arch consiste principalmente do Arch zkVM e da rede de nós validadores Arch. Ela utiliza provas de conhecimento zero (zk-proofs) e uma rede de validação descentralizada para garantir a segurança e privacidade de contratos inteligentes. É mais amigável ao usuário do que RGB e não requer outra vinculação de cadeia UTXO como o RGB++.

Arch zkVM executa contratos inteligentes e gera provas de conhecimento zero usando RISC Zero ZKVM, que são verificadas por uma rede descentralizada de nós validadores. Este sistema opera com base no modelo UTXO, encapsulando estados de contratos inteligentes em State UTXOs para aumentar a segurança e eficiência.

Os UTXOs de ativos representam Bitcoin ou outros tokens e podem ser gerenciados por meio de delegação. A Rede Validadora Arch valida o conteúdo ZKVM por meio de nós líderes selecionados aleatoriamente e agrega as assinaturas de nós usando o esquema de assinatura FROST, transmitindo, por fim, a transação para a rede Bitcoin.

Arch zkVM fornece ao Bitcoin uma máquina virtual Turing-completa capaz de executar contratos inteligentes complexos. Após cada execução de contrato inteligente, Arch zkVM gera provas de conhecimento zero para validar a correção e as alterações de estado do contrato.

Arch também utiliza o modelo UTXO do Bitcoin, com estados e ativos encapsulados em UTXOs, usando um conceito de uso único para transições de estado. Os dados de estado do contrato inteligente são registrados como UTXOs de Estado, enquanto os dados brutos de ativos são registrados como UTXOs de Ativos. Arch garante que cada UTXO só possa ser gasto uma vez, proporcionando gerenciamento seguro de estado.

Embora Arch não inove na estrutura blockchain, requer uma rede de nós validadores. Durante cada Época do Arch, o sistema seleciona aleatoriamente um nó Líder com base no staking, responsável por disseminar as informações recebidas para todos os outros nós validadores na rede. Todas as zk-provas são verificadas por uma rede de validadores descentralizada para garantir a segurança do sistema e a resistência à censura, com assinaturas fornecidas ao nó Líder. Uma vez que a transação é assinada pelo número necessário de nós, ela pode ser transmitida para a rede Bitcoin.

RGB

RGB é uma abordagem inicial de extensão de contrato inteligente da comunidade BTC. Ele registra dados de estado por meio de encapsulamento UTXO, fornecendo um conceito significativo para a escalabilidade nativa subsequente do BTC.

RGB usa uma abordagem de verificação fora da cadeia, deslocando a validação de transferências de token da camada de consenso do Bitcoin para clientes fora da cadeia relacionados a transações específicas. Este método reduz a necessidade de transmissão em toda a rede, aprimorando a privacidade e eficiência. No entanto, esse aprimoramento de privacidade é uma faca de dois gumes. Ao envolver apenas nós relacionados a transações específicas no processo de validação, a proteção da privacidade é aprimorada, mas também torna o processo opaco para terceiros, complicando as operações e o desenvolvimento, e levando a uma experiência do usuário ruim.

Além disso, o RGB introduz o conceito de etiquetas lacradas de uso único. Cada UTXO só pode ser gasto uma vez, bloqueando efetivamente o UTXO ao ser criado e desbloqueando-o ao ser gasto. Os estados de contrato inteligente são encapsulados em UTXOs e gerenciados por meio de etiquetas lacradas, fornecendo um mecanismo efetivo de gerenciamento de estado.

RGB++

RGB++ é outra extensão do conceito RGB pela Nervos, ainda baseado no vínculo UTXO.

O RGB++ utiliza cadeias de UTXO Turing-completas (como CKB ou outras cadeias) para lidar com dados fora da cadeia e contratos inteligentes, melhorando ainda mais a programabilidade do Bitcoin e garantindo segurança por meio de ligação isomórfica com BTC.

RGB++ utiliza uma cadeia UTXO Turing-completa. Usando uma cadeia UTXO Turing-complete como CKB como uma cadeia de sombra, RGB++ pode lidar com dados off-chain e contratos inteligentes. Essa cadeia não apenas executa contratos inteligentes complexos, mas também se liga ao UTXO do Bitcoin, aumentando a programabilidade e a flexibilidade do sistema. Além disso, a ligação isomórfica do UTXO do Bitcoin com o UTXO da cadeia sombra garante a consistência do estado e dos ativos entre as duas cadeias, garantindo assim a segurança da transação.

Além disso, o RGB++ se estende além de todas as cadeias UTXO Turing-completas, não se limitando a CKB, o que melhora a interoperabilidade entre cadeias e a liquidez dos ativos. Este suporte a várias cadeias permite que o RGB++ se integre a qualquer cadeia UTXO Turing-completa, aumentando a flexibilidade do sistema. O RGB++ também alcança a funcionalidade de cadeia cruzada sem ponte por meio da vinculação isomórfica UTXO, evitando o problema de "token falso" associado às pontes de cadeia cruzada tradicionais, garantindo assim a autenticidade e a consistência dos ativos.

Ao realizar a verificação on-chain por meio da shadow chain, o RGB++ simplifica o processo de verificação do cliente. Os usuários precisam apenas verificar as transações relacionadas na shadow chain para verificar a correção dos cálculos de estado do RGB++. Essa verificação on-chain não apenas simplifica o processo de verificação, mas também otimiza a experiência do usuário. Ao usar uma shadow chain Turing-complete, o RGB++ evita o gerenciamento complexo de UTXO do RGB, fornecendo uma experiência mais simplificada e amigável ao usuário.

Conclusão

Em termos de design de programabilidade do BTC, RGB, RGB++ e Arch Network cada um tem suas próprias características, mas todos continuam com a abordagem de vinculação UTXO. A propriedade de autenticação de uso único do UTXO é adequada para registrar estados em contratos inteligentes.

No entanto, suas desvantagens também são significativas: experiência do usuário ruim, atrasos na confirmação e baixo desempenho consistente com BTC. Isso é particularmente evidente em Arch e RGB. Enquanto o RGB++ oferece uma melhor experiência do usuário ao introduzir uma cadeia UTXO de maior desempenho, também introduz suposições adicionais de segurança.

À medida que mais desenvolvedores se juntam à comunidade BTC, veremos mais soluções de escalabilidade, como a proposta de atualização op-cat, que está sendo discutida ativamente. Soluções que estejam alinhadas com as propriedades nativas do BTC valem a pena serem focadas. O método de vinculação UTXO continua a ser a maneira mais eficaz de estender a programabilidade do BTC sem atualizar a rede BTC. Se os problemas de experiência do usuário puderem ser resolvidos, representará um avanço significativo para os contratos inteligentes do BTC.

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