“Esperamos que o próximo ciclo de crescimento exponencial da blockchain venha da aplicação em larga escala da 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 a aumentar gradualmente em todo o mercado cripto. Usar soluções de verificação do lado do cliente para construir contratos inteligentes em scripts Bitcoin, sendo compatível com a Lightning Network infinitamente escalável para transações de canal, pode tornar-se um bloco no triângulo que garante simultaneamente “segurança, descentralização e escalabilidade” Chain soluções de aplicações em grande escala.

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

O que dificulta a aplicação em larga escala da blockchain?

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

Com base na garantia de 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 este objetivo, o 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 pelas suas tentativas de Camada 2, parece que enquanto a solução ainda estiver limitada à blockchain, haverá um limite superior no desempenho. Mesmo a blockchain mais poderosa 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 o objetivo de centenas de milhões de TPS. Para as cadeias públicas convencionais, seja Ethereum ou Bitcoin, todas enfrentam um gargalo - “Como resolver a escalabilidade?”

Como funciona a Rede Lightning?

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

Princípio da Rede Lightning

1. Tome 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 estão no mesmo banco, precisam de realizar operações de liquidação interbancária através do banco central.
2. A Lightning Network imita a forma como os bancos limpam as suas contas: Os utilizadores A e B abrem um canal Lightning entre eles através da Rede Lightning. Quando o canal é aberto, A e B usam o canal para se estabelecer diretamente na Lightning Network sem se instalar na cadeia de blocos Bitcoin. Só quando o canal está fechado é que A e B precisam de atravessar a Lightning Network para se estabelecerem na cadeia de blocos Bitcoin.

Processo de operação do canal Lightning

1. Pagamento de reservas: Semelhante ao cenário tradicional em que precisa pagar reservas antecipadamente para abrir uma conta bancária, abrir um canal da Lightning Network também requer o pagamento de reservas de Bitcoin.
2. Contabilidade de transações fora da cadeia: Cada transação é registada uma a uma através da Lightning Network, e um acordo de penalização deve ser assinado para cada contabilidade.
3. Registro de liquidação em cadeia: Depois de fechar o canal relâmpago, os dados históricos da transação são empacotados e liquidados de uma só vez e, finalmente, enviados para a cadeia de blocos Bitcoin.

Como a Lightning Network evita fraudes na cadeia

Se durante a transação do canal, A realizar um comportamento fraudulento - fechar o canal cedo para liquidar Bitcoins. Então, quando o canal estiver 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 penalização assinado antecipadamente. A penalidade 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 da 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 que o Bitcoin, enquanto não há contratos inteligentes na cadeia Bitcoin, apenas scripts simples, que não podem transportar aplicações complexas. Ou seja, a cadeia Bitcoin está Turing incompleta. Turing completo significa que pode teoricamente resolver qualquer problema computacional. Usando uma linguagem de script completa de Turing, pode ser logicamente compatível com outras linguagens de programação e pode teoricamente perceber a lógica que qualquer outra linguagem pode realizar e replicar a lógica empresarial real ao máximo. Não existem contratos inteligentes na cadeia de blocos Bitcoin, muito menos construir aplicações baseadas em contratos inteligentes. Portanto, o maior problema que a Lightning Network precisa de ultrapassar é “como implementar contratos inteligentes no Bitcoin”.

Soluções existentes para melhorar o “poder” da cadeia de blocos Bitcoin

1. Corrente lateral
2. A cadeia lateral refere-se a fazer uma cadeia com a função de contrato inteligente, copiá-la e ligá-la à cadeia principal Bitcoin em duas direções, para que os ativos Bitcoin possam ser migrados sem problemas entre a cadeia principal e a cadeia lateral, realizando assim contratos inteligentes, < /span>A cadeia lateral requer um fornecedor 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 o BTC como um ativo derivativo. A solução de cadeia lateral nunca foi apoiada pela comunidade de desenvolvedores Bitcoin Core devido à questão da centralização da emissão de terceiros. Mas atualmente não existe uma tecnologia de pegagem 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 estas 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 da string e fazer atualizações. Contratos inteligentes complexos. Mas 80 bytes de espaço é demasiado pequeno para implementar funções complexas.
5. O programa subsequente “Colorido Coin” também introduziu novas tecnologias. Por exemplo, a tecnologia de gravação “Ordinals” utiliza o espaço “Testemunha Segregada” de 3 M no bloco Bitcoin para inserir pequenas imagens nele para emitir NFT. Por exemplo, o BRC-20 usa uma sequência de códigos para expressar um conteúdo mais rico do que 80 bytes. No entanto, estas moedas coloridas causarão problemas graves adicionais - ocupam o espaço “Segregated Witness”, que foi originalmente usado para armazenar assinaturas de transações de transferência Bitcoin. A lotação do espaço “Testemunha Segregada” levará a que o número de transações que podem ser executadas em Bitcoin seja reduzido, fazendo com que o desempenho do Bitcoin diminua. O esquema de moedas coloridas também tem sido fortemente resistido pelos desenvolvedores do núcleo do Bitcoin porque as moedas coloridas poluem o Bitcoin nativo. Além disso, o formulário artificialmente especificado ainda requer um terceiro centralizado para análise do servidor.
6. Validação do cliente

Em 2016, o desenvolvedor principal 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< /span>, sem qualquer participação de terceiros, alcançando a descentralização completa. Ao mesmo tempo, quando a transação é executada, o iniciador da transação fornece os dados completos do histórico de transações necessários e a outra parte verifica por si só 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 completude de Turing da blockchain do 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 ao assinar. Qualquer transação no futuro processo de execução do contrato é uma transação entre duas pessoas, A e B, e não requer a intervenção de um terceiro.
2. Assinatura de contrato inteligente Blockchain: O processo de transação é anunciado para toda a rede e todos os mineiros executam e verificam. Não há privacidade em todo o processo de execução e, uma vez que precisa de ser publicado em toda a rede para chegar a um consenso, o desempenho é limitado.

A validação do lado do cliente é estanque?

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

Apresentamos “selos descartáveis”

Uma vez 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 todos os estados de cada contrato que precisam ser verificados na validação do cliente à Saída de Transação Não Gastada (UTXO) de um Bitcoin específico. Uma vez que existem apenas duas formas de UTXO, “gasto” e “não gasto”. Uma vez que queira alterar o estado do contrato de verificação, tem de gastar o UTXO vinculado (qualquer valor é aceitável), para que a transação que o gasta possa obter a confirmação blockchain. Além disso, a transação Bitcoin que a 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 a cera de vedação deste “envelope” de estado Se quiser abrir o envelope um por um, deve abrir a cera de vedação.

Notas adicionais sobre o modelo UTXO

Diferente do modelo de conta da 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 para outra pessoa numa transação subsequente.

1. Por exemplo, se Alice envia 1 Bitcoin para Bob, então Bob é dono do UTXO desde que não gaste o BTC que recebeu de Alice. Uma vez que o Bob gasta 1 BTC, o ciclo de vida do UTXO acaba.
   

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

O próximo crescimento exponencial: o ecossistema Bitcoin explode

Durante a evolução do Bitcoin, o design da verificação do lado do cliente contornou inteligentemente os problemas de centralização das soluções de cadeia lateral e moedas coloridas e introduziu um mecanismo de vedação único para melhorar ainda mais a segurança. Neste momento, o ecossistema Bitcoin está a inaugurar o nascimento de uma série de novos protocolos. Entre eles, o protocolo RGB não só segue os conceitos acima, mas também propõe ser compatível com a Rede Lightning, lançando as bases para uma escalabilidade ilimitada. Embora a compatibilidade do protocolo RGB e da Rede Lightning ainda não seja perfeita, estamos cheios de confiança no futuro e acreditamos que a infraestrutura que ajuda o protocolo a otimizar continuamente irá romper as limitações de longa data do “triângulo impossível da 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 a sua reserva única original de valor e destacará os seus atributos monetários. Ao mesmo tempo, continuará a enxertar mais aplicações no ecossistema Bitcoin através de soluções diversificadas, promover a escalabilidade ecológica e o desenvolvimento sustentável, e continuar a contribuir para o mundo blockchain. Traga infinitas possibilidades.

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