Este artigo apresenta três soluções de contrato inteligente Bitcoin: #RGB, RGB++ e Arch Network@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 as questões de 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 grande narrativa no atual mercado em alta.

No entanto, muitos desses designs seguem as experiências de escalonamento de contratos inteligentes do ETH e de 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 para desenvolvedores 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, o Bitcoin não possui uma máquina virtual para executar contratos inteligentes.

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

Em 2022, o desenvolvedor Casey Rodarmor apresentou sua “Teoria Ordinal”, que delineou 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 na blockchain do Bitcoin, oferecendo uma nova abordagem para aplicativos como contratos inteligentes que requerem dados de estado acessíveis e verificáveis.

Atualmente, a maioria dos projetos que visam estender a programabilidade do Bitcoin dependem das redes de camada 2 (L2) do Bitcoin, o que obriga os usuários a confiar em pontes entre cadeias, representando um desafio significativo para que o L2 ganhe 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 adicionais de confiança.

Arch Network, RGB e RGB++ tentam melhorar a programabilidade do Bitcoin aproveitando os atributos nativos do BTC, oferecendo recursos de contrato inteligente e transações complexas por meio de métodos diferentes.

• RGB é uma solução de contrato inteligente que depende da verificação do cliente fora da cadeia, com alterações de estado do contrato inteligente registadas no UTXO do Bitcoin. Embora ofereça algumas vantagens de privacidade, é complicado de usar e carece de composição de contratos, resultando em desenvolvimento muito lento.

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

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

Rede ARCH

A Rede Arch é composta principalmente pelo Arch zkVM e pela Rede de Nós Validadores Arch. Ele utiliza provas de conhecimento zero (zk-proofs) e uma rede de validação descentralizada para garantir a segurança e privacidade dos contratos inteligentes. É mais amigável ao usuário do que o RGB e não requer outro vínculo de cadeia UTXO como o RGB ++.

Arch zkVM executa contratos inteligentes e gera provas de conhecimento zero usando o RISC Zero ZKVM, que são verificados 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 de Validadores Arch valida o conteúdo ZKVM por meio de nós líderes selecionados aleatoriamente e agrega 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, o 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 do estado do contrato inteligente são registrados como State UTXOs, enquanto os dados brutos do ativo são registrados como Asset UTXOs. Arch garante que cada UTXO só possa ser gasto uma vez, fornecendo gerenciamento seguro de estado.

Embora o Arch não inove na estrutura da blockchain, requer uma rede de nós validadores. Durante cada Epoch 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-proofs 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. Regista dados de estado através da encapsulação UTXO, fornecendo um conceito significativo para a escalabilidade nativa subsequente do BTC.

RGB utiliza uma abordagem de verificação fora da cadeia, transferindo a validação de transferências de tokens 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, melhorando a privacidade e a 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 melhorada, mas também torna o processo opaco para terceiros, complicando operações e desenvolvimento, e levando a uma experiência do usuário ruim.

Além disso, o RGB introduz o conceito de etiquetas seladas de uso único. Cada UTXO só pode ser gasto uma vez, bloqueando efetivamente o UTXO após a criação e desbloqueando-o ao gastar. Os estados do contrato inteligente são encapsulados em UTXOs e geridos através de etiquetas seladas, fornecendo um mecanismo eficaz de gestão de estados.

RGB++

RGB++ é outra extensão do conceito RGB pela Nervos, ainda baseada na ligação UTXO.

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

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

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

Ao realizar a verificação on-chain através da shadow chain, RGB++ simplifica o processo de verificação do cliente. Os usuários apenas precisam verificar as transações relacionadas na shadow chain para verificar a correção dos cálculos de estado do RGB++. Essa verificação on-chain não só simplifica o processo de verificação, mas também otimiza a experiência do usuário. Ao utilizar uma shadow chain Turing-completa, o RGB++ evita a complexa gestão de UTXO do RGB, proporcionando uma experiência mais simplificada e amigável ao usuário.

Conclusão

Em termos de design de programabilidade BTC, RGB, RGB++ e Arch Network têm cada um 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, as suas desvantagens também são significativas: experiência do utilizador pobre, atrasos de confirmação e baixo desempenho consistente com BTC. Isso é particularmente evidente em Arch e RGB. Embora o RGB++ ofereça uma melhor experiência do utilizador 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 se alinham com as propriedades nativas do BTC valem a pena serem focadas. O método de vinculação UTXO continua sendo 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, representarão um avanço significativo para os contratos inteligentes do BTC.

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