Um guia de leitura obrigatória para o ecossistema Bitcoin (1): Desbloqueando o poder do mercado de trilhões de dólares

“Esperamos que o próximo ciclo de crescimento exponencial do blockchain venha da aplicação em larga escala do Bitcoin.”

Com o estabelecimento oficial do Satoshi Lab, co-patrocinado pela Web3 Labs e Waterdrip Capital, em Hong Kong, as discussões sobre o ecossistema Bitcoin estão aumentando gradualmente em todo o mercado criptográfico. Usar soluções de verificação do lado do cliente para construir contratos inteligentes em scripts Bitcoin, embora seja compatível com a Lightning Network infinitamente escalonável para transações de canal, pode se tornar um bloco no triângulo que garante simultaneamente “segurança, descentralização e escalabilidade”. soluções.

Este artigo fornecerá uma explicação científica popular sobre alguns conceitos básicos do ecossistema Bitcoin. Do “Triângulo Impossível do Blockchain” que dificulta a aplicação em larga escala, à “Rede Relâmpago” do Bitcoin que supera o “Triângulo Impossível”, às soluções atuais para scripts Bitcoin e princípios do modelo UTXO.

O que impede a aplicação em larga escala do blockchain?

Vitalik Buterin, o fundador do Ethereum, e Chang Chao, o fundador da Babbitt, propuseram que “as redes blockchain não podem alcançar segurança, descentralização e escalabilidade ao mesmo tempo”, que é o “triângulo impossível do blockchain”. O problema do “Triângulo Impossível” há muito tempo dificulta a aplicação em larga escala do blockchain.

Com base na garantia da segurança, a Ethereum concentrou-se no desenvolvimento da descentralização nos últimos dez anos e continuou a inovar na camada de infraestrutura da cadeia pública subjacente para expandir a escalabilidade da cadeia pública Ethereum. Para atingir esse objetivo, Ethereum também iterou vários algoritmos aéreos, sharding, rollup e outras tecnologias nos últimos dez anos.

Mas para o problema de escalabilidade, a julgar pelo Ethereum e suas tentativas de Camada 2, parece que enquanto a solução ainda estiver limitada ao blockchain, haverá um limite máximo de desempenho. Mesmo o blockchain mais poderoso que vemos atualmente ainda é difícil de ultrapassar o limite superior do TPS (transações por segundo). Está longe dos requisitos de aplicações comerciais em larga escala de milhões de TPS, e da indústria global Ainda há uma enorme lacuna para atingir a meta de centenas de milhões de TPS. Para as principais cadeias públicas, seja Ethereum ou Bitcoin, todas enfrentam um gargalo - “Como resolver a escalabilidade?”

Como funciona a Rede Lightning?

A Lightning Network usa computação off-chain, ou seja, “Canal de Pagamento”, para resolver completamente o problema de escalabilidade do “Triângulo Impossível” -Desde que seja construída com canais suficientes, você pode executar qualquer número de transações simultâneas.

Princípio da Rede Lightning

1. Tomemos o sistema bancário como uma analogia, se A e B abrirem uma conta e transferirem dinheiro. Quando duas pessoas estão no mesmo banco, a compensação ocorre dentro do mesmo banco. Quando A e B não pertencem ao mesmo banco, necessitam de realizar operações de liquidação interbancária através do banco central.
2. A Lightning Network imita a forma como os bancos limpam suas contas: os usuários A e B abrem um canal Lightning entre eles por meio da Lightning Network. Quando o canal é aberto, A e B usam o canal para liquidar diretamente na Lightning Network sem se estabelecer no blockchain Bitcoin. Somente quando o canal é fechado é que A e B precisam cruzar a Lightning Network para se estabelecerem na blockchain do Bitcoin.

Processo de operação do canal Lightning

1. Pagamento de reservas: semelhante ao cenário tradicional em que você precisa pagar reservas antecipadamente para abrir uma conta bancária, a abertura de um canal da Lightning Network também exige o pagamento de reservas de Bitcoin.
2. Contabilidade de transações fora da cadeia: Cada transação é registrada uma por uma através da Lightning Network, e um acordo de penalidade deve ser assinado para cada contabilização.
3. Registro de liquidação na cadeia: Após o fechamento do canal relâmpago, os dados históricos da transação são empacotados e liquidados de uma só vez e, finalmente, enviados para o blockchain Bitcoin.

Como a Lightning Network evita fraudes na rede

Se durante a transação do canal, A realizar comportamento fraudulento – fechando o canal antecipadamente para liquidar Bitcoins. Então, quando o canal for fechado, uma transação fraudulenta será gerada imediatamente na cadeia Bitcoin. Com base na abertura da cadeia Bitcoin, B pode observar a tempo e punir A com um acordo de penalidade assinado antecipadamente. A pena é confiscar todas as reservas de A.

O gargalo da aplicação em larga escala da Lightning Network

Teoricamente, a Lightning Network alcança escalabilidade infinita e supera o triângulo impossível do blockchain. Mas o problema mais crítico que dificulta a aplicação em larga escala da Lightning Network é que a Lightning Network usa o mesmo script do Bitcoin, embora não existam contratos inteligentes na cadeia Bitcoin, apenas scripts simples, que não podem transportar aplicações complexas. Ou seja, a cadeia Bitcoin é Turing incompleta. Turing completo significa que pode teoricamente resolver qualquer problema computacional. Usando uma linguagem de script completa de Turing, ela pode ser logicamente compatível com outras linguagens de programação e pode, teoricamente, realizar a lógica que qualquer outra linguagem pode realizar e replicar ao máximo a lógica de negócios real. Não existem contratos inteligentes na blockchain do Bitcoin, muito menos na construção de aplicativos baseados em contratos inteligentes. Portanto, o maior problema que a Lightning Network precisa superar é “como implementar contratos inteligentes no Bitcoin”.

Soluções existentes para melhorar o “poder” do blockchain Bitcoin

1. Cadeia lateral
2. Cadeia lateral refere-se a fazer uma cadeia com função de contrato inteligente, copiando-a e vinculando-a à cadeia principal do Bitcoin em duas direções, de modo que os ativos do Bitcoin possam ser migrados perfeitamente entre a cadeia principal e a cadeia lateral, realizando assim contratos inteligentes, < /span>A cadeia lateral requer um provedor de serviços centralizado terceirizado para a replicação e migração de ativos da cadeia principal. Atualmente, existe apenas uma solução pan-centralizada. Por exemplo, “WBTC” é um token ERC-20 emitido pela BitGo na rede Ethereum e está ancorado 1:1 com BTC como ativo derivativo. A solução de cadeia lateral nunca foi apoiada pela comunidade de desenvolvedores Bitcoin Core devido ao problema de centralização da emissão de terceiros. Mas atualmente não existe tecnologia de ligação bidirecional suficientemente descentralizada.
3. Moedas coloridas
4. Em 2012, Meni Rosenfeld, presidente da Associação Bitcoin, publicou o artigo “Visão geral das moedas coloridas”, que introduziu um mecanismo para explorar a “fungibilidade” do Bitcoin “colorindo” certas moedas para diferenciar tokens específicos de outros tokens. moedas para criar aplicações adequadas para essas moedas. O método específico é usar a instrução OP_RETURN no script Bitcoin, adicionar 80 bytes de quaisquer caracteres no final, projetar a string de acordo com o formato especificado nos 80 bytes, marcar as “moedas coloridas” especificando artificialmente o significado do string e faça atualizações. Contratos inteligentes complexos. Mas 80 bytes de espaço são muito pequenos para implementar funções complexas.
5. O programa subsequente “Colored Coin” também introduziu novas tecnologias. Por exemplo, a tecnologia de gravação “Ordinals” usa o espaço 3 M “Segregated Witness” no bloco Bitcoin para inserir pequenas imagens nele para emitir NFT. Por exemplo, o BRC-20 usa uma sequência de códigos para expressar conteúdo mais rico que 80 bytes. No entanto, essas moedas coloridas causarão sérios problemas adicionais - elas ocupam o espaço “Segregated Witness”, que foi originalmente usado para armazenar assinaturas de transações de transferência de Bitcoin. A aglomeração do espaço “Testemunha Segregada” levará à redução do número de transações que podem ser executadas no Bitcoin, fazendo com que o desempenho do Bitcoin diminua. O esquema de moedas coloridas também tem sido fortemente resistido pelos principais desenvolvedores do Bitcoin porque as moedas coloridas poluem o Bitcoin nativo. Além disso, o formulário especificado artificialmente ainda requer um terceiro centralizado para análise do servidor.
6. Validação do cliente

Em 2016, o principal desenvolvedor do Bitcoin, Peter Todd, publicou um artigo propondo o paradigma de verificação do cliente, simulando o método tradicional de assinatura de contrato para garantir que apenas ambas as partes conheçam a premissa de privacidade do conteúdo do contrato, sem qualquer participação de terceiros, alcançar a descentralização completa.< /span> Ao mesmo tempo, quando a transação é executada, o iniciador da transação fornece os dados completos necessários do histórico da transação e a outra parte os verifica por si mesma para evitar a ocorrência de problemas de fraude. Não há problema de centralização e a verificação fora da cadeia não é limitada pelo desempenho, por isso é atualmente considerada pela maioria das pessoas como a solução “ideal” para resolver a deficiência de integridade de Turing do blockchain Bitcoin.

Assinatura de contrato tradicional vs assinatura de contrato inteligente blockchain

1. Assinatura de contrato tradicional: Há uma transação entre A e B. Um contrato é assinado primeiro. Ambas as partes confirmam o conteúdo do contrato e depois assinam. O contrato não pode ser adulterado no momento da assinatura. Qualquer transação no processo de execução de contrato futuro é uma transação entre duas pessoas, A e B, e não requer a intervenção de terceiros.
2. Assinatura de contrato inteligente Blockchain: O processo de transação é anunciado para toda a rede e todos os mineradores o executam e verificam. Não há privacidade em todo o processo de execução e, como precisa ser publicado em toda a rede para chegar a um consenso, o desempenho é limitado.

A validação do lado do cliente é estanque?

Vendo isso, algumas pessoas parecem ter dúvidas. O próprio blockchain Bitcoin descentralizado resolve os problemas de segurança nos negócios tradicionais, mas com a introdução da verificação do cliente, a solução retorna ao off-chain, mesmo que seja resolvido Problema de fraude, então como prevenir eficazmente o problema de gastos duplos?

Apresentando “selos descartáveis”

Dado que a verificação do lado do cliente em si não inclui um mecanismo de prevenção de gastos duplos, temos de introduzir assistência de terceiros para resolver este problema. Para conseguir isso, vinculamos cada estado de cada contrato que precisa ser verificado na validação do cliente a uma saída de transação não gasta (UTXO) específica do Bitcoin. Uma vez que existem apenas duas formas de UTXO, “gasto” e “não gasto”. Uma vez que você deseja alterar o status do contrato de verificação, você deve gastar o UTXO vinculado (qualquer valor é aceitável), para que a transação que o gasta possa obter a confirmação do blockchain. Além disso, a transação Bitcoin que o gasta também deve fornecer prova do conteúdo da transição de estado (agindo de forma semelhante a um valor de hash). Simplificando, o UTXO encadernado pode ser considerado como o lacre deste estado “envelope”. Se quiser abrir o envelope um por um, você deve abrir o lacre.

Notas adicionais sobre o modelo UTXO

Diferente do modelo de conta do Ethereum, a saída de transação não gasta (UTXO) é enviada de um endereço para outro, mas ainda não foi a soma das criptomoedas resgatadas pelo destinatário para enviar os fundos a outra pessoa em uma transação subsequente.

1. Por exemplo, se Alice enviar 1 Bitcoin para Bob, então Bob será dono do UTXO, desde que não gaste o BTC que recebeu de Alice. Assim que Bob gastar 1 BTC, o ciclo de vida do UTXO termina.
   

2. Supondo que a carteira de Bob tenha participado apenas de uma transação na qual Bob recebeu 1 BTC de Alice, o verificador da transação sabe que o saldo UTXO de Bob é de 1 BTC. Se Bob enviar 1 BTC para Carol, seu UTXO imediatamente se tornará 0 BTC. Se Bob tentar gastar duas vezes suas moedas em uma segunda transação de saída, o validador descobrirá que seu saldo UTXO é insuficiente para ser usado como uma segunda transação de saída. entrada de uma transação, e um validador honesto nãopropagaráou confirmará sua transação de gasto duplo.

O próximo crescimento exponencial: o ecossistema Bitcoin explode

Durante a evolução do Bitcoin, o design da verificação do lado do cliente contornou habilmente os problemas de centralização das soluções de cadeia lateral e de moedas coloridas e introduziu um mecanismo de vedação único para melhorar ainda mais a segurança. Neste momento, o ecossistema Bitcoin está inaugurando o nascimento de uma série de novos protocolos. Dentre eles, o protocolo RGB não apenas segue os conceitos acima, mas também se propõe a ser compatível com a Lightning Network, estabelecendo as bases para escalabilidade ilimitada. Embora a compatibilidade do protocolo RGB e da Lightning Network ainda não seja perfeita, estamos cheios de confiança no futuro e acreditamos que a infraestrutura que ajuda o protocolo a otimizar continuamente romperá as limitações de longa data do “triângulo impossível de blockchain”.

Temos mais motivos para esperar que o crescimento exponencial da blockchain no próximo ciclo venha da adoção em larga escala da blockchain impulsionada pela explosão do ecossistema Bitcoin. Acreditamos que o Bitcoin romperá sua reserva única de valor original e destacará seus atributos monetários. Ao mesmo tempo, continuará a enxertar mais aplicações no ecossistema Bitcoin através de soluções diversificadas, promoverá a escalabilidade ecológica e o desenvolvimento sustentável e continuará a contribuir para o mundo blockchain. Traga possibilidades infinitas.

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