I.Introdução ao Projecto

A Bitcoin, a maior e mais conhecida criptomoeda, é famosa pela sua estrutura descentralizada e tecnologia blockchain. O seu elevado grau de descentralização e segurança levou-o a ser visto como uma criptomoeda de reserva global. No entanto, o Bitcoin tem algumas limitações na composabilidade e escalabilidade. À medida que as soluções evoluem, o surgimento do Ethereum, com a sua linguagem de programação Turing-complete, desafia a escalabilidade da camada fundamental com um ecossistema de aplicações descentralizado. Isto, combinado com o desenvolvimento da Camada 2 da Ethereum, levou a um crescimento sem precedentes no ecossistema Ethereum. No entanto, a introdução de contratos inteligentes ao Bitcoin continua a ser um problema não resolvido. 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 estaduais, drivechains, multisig rollups e potenciais propostas de soft fork Bitcoin para rollups ZK e OP. A Lightning Network e a Liquid multisignature já são soluções BTC Layer 2 bem-sucedidas. Este artigo introduz um novo conceito — o Protocolo Botanix.

O Protocolo Botanix é uma solução de cadeia descentralizada construída sobre BTC, usando os princípios fundamentais do relâmpago para operar a Ethereum Virtual Machine (EVM). O Botanix adota um modelo baseado em conta semelhante ao Ethereum, substituindo o modelo de saída de transação não gasto (UTXO) do Bitcoin. Cada nó completo do Botanix executará o protocolo principal BTC e o Protocolo Botanix.

II. Visão do Projeto

O Botanix Labs propõe a construção de uma segunda camada sobre o Bitcoin, com equivalência completa da Ethereum Virtual Machine (EVM). Utilizando o 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, destinado a aumentar a descentralização e oferecer aos utilizadores uma gama mais ampla de possibilidades de aplicação.

III. Roteiro de Desenvolvimento

IV. Antecedentes da equipa

A equipa consiste atualmente em mais de dez membros principais, muitos dos quais estão envolvidos no campo das criptomoedas há mais de uma década, incluindo antigos funcionários da Blockstream. O fundador, Willem, é licenciado com dupla licenciatura em Engenharia Elétrica e Economia Empresarial pela Bélgica. A equipa tem experiência em tecnologia e marketing, mas é geralmente mediano no seu campo.

V. Informação de Financiamento

No momento não disponível.

VI. Arquitetura do 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, ecossistema e restrições UTXO do BTC; multiassinatura federada e Op Rollup fornecem uma combinação e flexibilidade mas são limitadas por características centralizadas. O protocolo Botanix, no entanto, é uma Máquina Virtual Ethereum (EVM) de segunda camada construída sobre Bitcoin. O Botanix usa um mecanismo de consenso Proof of Stake (PoS), exigindo que os participantes ponham Bitcoin real na primeira camada para proteger toda a segunda camada. O protocolo opera inteiramente em Bitcoin, permitindo que os utilizadores utilizem nativamente o Bitcoin em qualquer aplicação construída em EVM. O protocolo de segunda camada é otimizado para permitir que qualquer pessoa participe e execute um nó completo. Os Bitcoins no Botanix estão 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 intervenientes. O protocolo Botanix pode ser implementado imediatamente no Bitcoin sem quaisquer Propostas de Melhoria do Bitcoin.

A rede Botanix, ao introduzir contratos inteligentes que não podem ser executados em Bitcoin, semelhantes aos operadores de nós na Rede Lightning, move partes complexas fora da cadeia para garantir o estado correto da cadeia de blocos Botanix. Toda a rede de segunda camada funciona como uma cadeia de blocos, permitindo que outros utilizadores criem novas carteiras e implementem contratos inteligentes neste protocolo.

A cadeia de aranhas

O Botanix apresenta o Spiderchain, um novo mecanismo para a cadeia de blocos de segunda camada. O Spiderchain consiste numa série de carteiras multiassinatura contínuas criadas entre os Orquestradores Botanix. Ao gerir estas carteiras multiassinatura de forma distribuída, a segurança é garantida. Esta cadeia contínua de multiassinaturas cria uma rede para proteger os ativos Bitcoin na cadeia Botanix. Esta cadeia “móvel” de multiassinaturas funciona como uma garantia, bloqueada nesta rede multiassinatura descentralizada, assim chamada Spiderchain.

O papel fundamental do Spiderchain é separar os ativos Bitcoin da cadeia de blocos Bitcoin. Ao proteger o Bitcoin no Botanix numa cadeia distribuída de multiassinaturas, isola o Bitcoin da Máquina Virtual Ethereum (EVM). Isto permite a transição do modelo UTXO da Bitcoin para o modelo de conta utilizado no EVM.

A imagem abaixo mostra uma representação visual da cadeia de aranha. A cada produção de blocos Bitcoin, uma nova multiassinatura é criada entre diferentes orquestradores aleatórios.

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

Botanix

A cadeia de blocos Botanix opera normalmente com três partes principais. Primeiro, verifica as transações enviadas pelos utilizadores ao Orchestrator a partir da cadeia principal do Bitcoin (este é o processo de introdução do Bitcoin na rede Botanix). Em seguida, 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 de Bitcoin da rede Botanix).

Verifique se há 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 da Ethereum.

Verifique se há ativos que precisam ser transferidos do Botanix noutro lugar. Em caso afirmativo, realize operações de recuperação de ativos. É importante notar que devido às diferentes velocidades de processamento da cadeia de blocos Bitcoin e da cadeia de blocos Botanix, na maioria dos casos, a primeira e a terceira partes estão apenas a atualizar o pool de transações UTXO. Os blocos de Bitcoin são produzidos aproximadamente a cada 10 minutos, enquanto o Botanix funcionará a cerca de 12 segundos por bloco. Entre os blocos de Bitcoin, o Botanix irá gerar os seus blocos, contendo transações no EVM. Quando um novo bloco Bitcoin é recebido, a Botanix executará as etapas acima mencionadas para garantir que as transações na cadeia EVM sejam finalmente confirmadas.

Botanix EVM

O Botanix opera um cliente completo de execução da Ethereum Virtual Machine (EVM), espelhando a própria rede Ethereum, pois é capaz de executar todos os mesmos contratos inteligentes e aplicações descentralizadas (DApps) encontrados no Ethereum. Não requer a geração de provas de validade que limitem o desempenho, uma vez que a 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 a ser uma rede distinta com as suas características e características únicas. Por exemplo, adota um algoritmo de consenso PoS diferente, alavancando a estrutura descentralizada e económica do Bitcoin.

Orquestradores

Os orquestradores desempenham um papel fundamental no protocolo Spiderchain, encarregado de gerir e salvaguardar o protocolo Botanix.

Para entrar no Spiderchain, os novos orquestradores devem expressar o seu interesse para o Orquestrador do bloco atual e colocar uma certa quantidade de garantia numa configuração multi-assinatura. Este processo é concluído após a confirmação no Bitcoin, tornando o novo Orchestrator um nó totalmente participante.

Ao sair do Spiderchain, um orquestrador precisa de indicar a sua intenção para o Orquestrador do bloco atual e assinar uma mensagem de saída. O processo de saída começa então, incluindo etapas como a substituição da multi-assinatura e a devolução da garantia.

Se um orquestrador apresentar um comportamento impróprio, como inatividade, propostas de bloco incorretas, assinaturas com várias assinaturas erradas ou validações incorretas, corre o risco de ter a sua garantia perdida. Os orquestradores inativos perderão recompensas de bloco e poderão eventualmente ser removidos. Estas regras garantem o bom funcionamento e a segurança do Spiderchain.

Segurança

1.Compensa entre o tamanho de assinatura múltipla e a garantia

Existem dois métodos distintos de garantir fundos bloqueados no Spiderchain:

Primeiro, por design, os fundos são armazenados na camada um do Bitcoin e bloqueados numa configuração multi-assinatura Spiderchain. Isto significa que mesmo com nós maliciosos do Orchestrator, eles não podem aceder aos Bitcoins no Spiderchain sem a aprovação de outros nós, uma vez que a multi-assinatura requer vários nós para aprovar conjuntamente quaisquer operações de fundo.

Em segundo lugar, há a segurança garantida através de mecanismos de incentivo. Cada nó do Orchestrator deve colocar uma certa quantidade de garantia, servindo como garantia económica. Isto significa que têm um incentivo financeiro para operar corretamente, uma vez que podem perder parte da sua garantia se violarem as 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 multi-assinatura é uma consideração de equilíbrio. Se for demasiado grande, assiná-lo pode levar muito tempo e pode causar problemas de coordenação. Além disso, se uma parte mal-intencionada controlar a maioria dos direitos de assinatura, poderá ter acesso a todos os fundos no Spiderchain. Portanto, dividir a garantia em multi-assinaturas menores pode reduzir o risco, mas se for demasiado pequeno, pode diminuir a segurança de proteger os fundos contra ataques maliciosos.

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

Atividade refere-se a manter o funcionamento normal dos participantes na cadeia Botanix e a multi-assinatura. Se os participantes não responderem por muito tempo, podem perder uma parte das suas recompensas e eventualmente ser removidos da multi-assinatura. Além disso, certos comportamentos são considerados maliciosos, como propor blocos incorretos ou assinaturas erradas de assinaturas múltiplas, levando à redução da garantia.

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

2.Proteção de Chave Privada

O sigilo futuro é um atributo crucial dos sistemas criptográficos, usado para proteger as chaves secretas de serem comprometidas. No caso do Botanix, o sigilo a termo significa que mesmo que os atacantes ganhem 2/3 do controlo maioritário, não terão a maioria das chaves de todas as multi-assinaturas anteriores. Em vez disso, os invasores terão apenas a propriedade maioritária de múltiplas assinaturas recém-geradas. Isso garante que a segurança das multi-assinaturas anteriores permaneça intransigente, e o protocolo pode tomar as medidas apropriadas para mitigar o ataque. Através do design do Spiderchain, o Botanix consegue sigilo avançado, permitindo que o protocolo forneça um nível mais alto de segurança e proteja o sistema de possíveis ataques.

3.Herdar a segurança BTC

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

VII. Conquistas de desenvolvimento

Twitter: 1,331 seguidores, nível médio de interação dos fãs.

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

No geral, o envolvimento da comunidade do projeto é moderado e ainda está nos seus estágios iniciais.

VIII. Modelo Económico

No momento indisponível.

IX. Vantagens e Riscos

Vantagens:

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

2. Descentralização: Como uma cadeia de blocos de segunda camada, o Botanix continua o espírito de descentralização do Bitcoin, permitindo que qualquer pessoa participe e execute um nó completo. Isso ajuda a manter a natureza descentralizada da rede.

3. Compatibilidade EVM: O Botanix suporta Ethereum Virtual Machine (EVM), o que significa que pode executar contratos inteligentes compatíveis com Ethereum e aplicações descentralizadas, oferecendo aos programadores uma ampla gama de possibilidades de aplicação.

4. Segurança avançada: O Botanix alcança a segurança avançada através do design do Spiderchain, garantindo que mesmo que os invasores ganhem o controlo, a segurança das transações anteriormente multi-assinadas não é comprometida.

   Desvantagens:

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

6. Competição: O Botanix está numa competição feroz dentro da esfera da criptomoeda e blockchain. Atualmente, não existem projetos significativos no seu ecossistema, necessitando de concorrência com outros para atrair programadores e utilizadores.

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

Em resumo, como um sistema blockchain de segunda camada construído em Bitcoin, o Botanix tem várias vantagens mas também enfrenta desafios relacionados com a dependência e a concorrência. A sua segurança e descentralização tornam-no competitivo em alguns aspetos, mas precisa de ultrapassar vários obstáculos técnicos e de mercado para conseguir uma adoção generalizada.

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