Investigación CGV | De monedas de colores a contratos inteligentes, un análisis integral de la evolución tecnológica en el ecosistema Bitcoin

Producido por: CGV Investigación
Autor: Cínico

Bitcoin, como la primera moneda digital descentralizada exitosa, ha estado en el centro del campo de las criptomonedas desde su creación en 2009. Al servir como un medio innovador de pago y depósito de valor, Bitcoin ha despertado un interés global generalizado en las criptomonedas y la tecnología blockchain. Sin embargo, a medida que el ecosistema Bitcoin continúa madurando y expandiéndose, enfrenta varios desafíos, incluida la velocidad de las transacciones, la escalabilidad, la seguridad y las cuestiones regulatorias.

Recientemente, el ecosistema de guiones, liderado por BRC20, ha arrasado en el mercado, y varios guiones han experimentado un aumento de más de cien veces. Las transacciones en cadena de Bitcoin están gravemente congestionadas, con un gas promedio que supera los 300 sat/vB. Simultáneamente, el airdrop de Nostr Assets capta aún más la atención del mercado y el diseño del protocolo whitepaperSe proponen programas como BitVM y BitStream, lo que indica el creciente potencial del ecosistema Bitcoin.

El equipo de CGV Research, a través de una revisión exhaustiva del estado actual del ecosistema Bitcoin, que abarca avances tecnológicos, dinámica del mercado, regulaciones legales, etc., lleva a cabo un análisis en profundidad de la tecnología Bitcoin y examina las tendencias del mercado. Nuestro objetivo es proporcionar una perspectiva panorámica sobre el desarrollo de Bitcoin. El artículo comienza revisando los principios fundamentales y la historia del desarrollo de Bitcoin, luego profundiza en las innovaciones tecnológicas de la red Bitcoin, como Lightning Network y Segregated Witness, mientras hace predicciones sobre sus futuras tendencias de desarrollo.

Emisión de activos: comenzando con monedas de colores

La esencia del ecosistema Script radica en brindar a las personas comunes y corrientes el derecho a emitir activos con barreras bajas, acompañados de simplicidad, equidad y conveniencia. La aparición del protocolo script en Bitcoin se produjo en 2023, pero ya en 2012, existía el concepto de utilizar Bitcoin para la emisión de activos, conocido como Colored Coins.

Monedas de colores: primeros intentos

Las monedas de colores se refieren a un conjunto de tecnologías que utilizan el sistema Bitcoin para registrar la creación, propiedad y transferencia de activos distintos de Bitcoin. Esta tecnología se puede emplear para rastrear activos digitales y activos tangibles en poder de terceros, facilitando las transacciones de propiedad a través de monedas de colores. El término "coloreado" se refiere a agregar información específica a los UTXO de Bitcoin, distinguiéndolos de otros UTXO de Bitcoin, introduciendo así heterogeneidad entre bitcoins homogéneos. A través de la tecnología Coloured Coins, los activos emitidos poseen muchas características idénticas a Bitcoin, incluida la prevención del doble gasto, privacidad, seguridad, transparencia y resistencia a la censura, lo que garantiza la confiabilidad de las transacciones.

Vale la pena señalar que el protocolo defined by Coloured Coins no está implementado por el software típico de Bitcoin. Se requiere un software específico para identificar transacciones relacionadas con monedas de colores. Claramente, las Colored Coins solo tienen valor dentro de las comunidades que reconocen el protocolo Coloured Coins; de lo contrario, los atributos coloreados de las monedas de colores heterogéneas se perderán y volverán a ser satoshis puros. Por un lado, las monedas de colores reconocidas por comunidades de pequeña escala pueden aprovechar muchas ventajas de Bitcoin para la emisión y circulación de activos. Por otro lado, es casi imposible que el protocolo Coloured Coins se fusione en el software Bitcoin-Core de consenso más grande a través de una bifurcación suave.

Activos abiertos

A finales de 2013, Flavien Charlon introdujo el Open Assets Protocol como una implementación de Coloured Coins. Los emisores de activos utilizan criptografía asimétrica para calcular los ID de los activos, lo que garantiza que sólo los usuarios con la clave privada para el ID del activo puedan emitir activos idénticos. Para los metadatos de activos, el código de operación OP_RETURN se utiliza para almacenar los metadatos en el script, denominado "salida del marcador", que almacena información coloreada sin contaminar los UTXO. Dado que utiliza las herramientas criptográficas de clave pública-privada de Bitcoin, la emisión de activos se puede realizar mediante mecanismos de firma múltiple.

EPOBC

En 2014, ChromaWay introdujo el protocolo EPOBC, que significa coloración mejorada, acolchada y basada en pedidos. El protocolo comprende dos tipos de operaciones: génesis y transferencia. La operación génesis se utiliza para la emisión de activos, mientras que la operación de transferencia facilita la transferencia de activos. El tipo de activo no se puede codificar ni diferenciar explícitamente, y cada transacción de génesis emite un nuevo activo, determinando su cantidad total durante la emisión. Los activos de EPOBC deben transferirse mediante la operación de transferencia, y si un activo de EPOBC se utiliza como insumo en una transacción que no es de operación de transferencia, el activo se perderá.

La información adicional sobre los activos de EPOBC se almacena a través del campo nSequence en las transacciones de Bitcoin. El campo nSequence es un campo reservado en las transacciones de Bitcoin que consta de 32 bits. Sus seis bits más bajos se utilizan para determinar el tipo de transacción, y los bits 6 a 12 se utilizan como relleno para cumplir con los requisitos de ataque antipolvo del protocolo Bitcoin. La ventaja de utilizar el campo nSequence para almacenar información de metadatos radica en que no requiere almacenamiento adicional. Como no existe un ID de activo para la identificación, cada transacción que involucre un activo EPOBC debe rastrearse hasta la transacción de génesis para determinar su categoría y legitimidad.

Capa Mastercoin/Omni

En comparación con los protocolos antes mencionados, Mastercoin ha tenido una implementación comercial más exitosa. En 2013, Mastercoin llevó a cabo la primera ICO de la historia, recaudando 5000 BTC y marcando el comienzo de una nueva era. El ampliamente conocido USDT, emitido inicialmente en la cadena de bloques de Bitcoin, se introdujo a través de Omni Layer.

Mastercoin muestra un menor grado de dependencia de Bitcoin, optando por mantener la mayor parte de su estado fuera de la cadena, con solo una mínima información almacenada en la cadena. Mastercoin esencialmente trata a Bitcoin como un sistema de registro descentralizado, que utiliza cualquier transacción de Bitcoin para transmitir cambios en las operaciones de activos. La validación de la efectividad de las transacciones implica escanear continuamente la cadena de bloques de Bitcoin y mantener una base de datos de activos fuera de la cadena. Esta base de datos preserva la relación de mapeo entre direcciones y activos, y las direcciones reutilizan el sistema de direcciones de Bitcoin.

Early Coloured Coins utilizó principalmente el código de operación OP_RETURN en scripts para almacenar metadatos sobre activos. Después de las actualizaciones de SegWit y Taproot, los nuevos protocolos derivados tienen más opciones.

SegWit, abreviatura de Testigo segregado, esencialmente separa el Testigo (script de entrada de transacción) de la transacción. La razón principal de esta separación es evitar que los nodos ataquen modificando el script de entrada. Sin embargo, tiene un beneficio: aumenta efectivamente la capacidad del bloque, lo que permite un mayor almacenamiento de datos de testigos.

Taproot presenta una característica importante llamada MAST, que permite a los desarrolladores incluir metadatos para cualquier activo en los resultados que utilizan Merkle Trees. Aprovecha las firmas de Schnorr para mejorar la fungibilidad y la escalabilidad, y admite transacciones de múltiples saltos a través de Lightning Network.

Ordinales y BRC20 y comercio simulado: un gran experimento social

En un sentido amplio, los ordinales constan de cuatro componentes:

– Un BIP para secuenciar sats

– Un indexador que utiliza el Bitcoin Core Node para rastrear la posición (ordinal) de todos los satoshis.

– Una billetera para manejar transacciones relacionadas con ordinales

– Un explorador de bloques para identificar transacciones relacionadas con ordinales

Por supuesto, el núcleo es el propio BIP/protocolo. Ordinales define un esquema de clasificación (comenzando desde 0 según el orden en que se extraen), asignando números a la unidad más pequeña en Bitcoin, Satoshis. Esto imparte heterogeneidad a los Satoshis originalmente homogéneos, introduciendo escasez.

Puede reutilizar la infraestructura de BTC, incluidas firmas únicas, firmas múltiples, bloqueos de tiempo, bloqueos de altura, etc., sin la necesidad de crear explícitamente números ordinales. Ofrece un buen anonimato y no deja una huella explícita en la cadena. Sin embargo, los inconvenientes son evidentes, ya que una gran cantidad de UTXO pequeños y no utilizados pueden aumentar el tamaño del conjunto de UTXO, lo que podría provocar lo que se conoce como un ataque de polvo. Además, el espacio que ocupa el índice es significativo, requiriendo información específica cada vez que se pasa un determinado sat:

– Encabezado de cadena de bloques

– Ruta de Merkle a la transacción de coinbase que creó ese sat

– Transacción de Coinbase que creó ese sat

Para demostrar que un sat específico está incluido en una salida específica.

La inscripción, en este contexto, es grabar contenidos arbitrarios en sats. El método específico implica colocar el contenido en los scripts de gasto de la ruta del script de raíz principal, completamente en cadena. El contenido inscrito se serializa según el formato de respuesta HTTP y se inserta en scripts no ejecutables en scripts de gasto, conocidos como "sobres". Específicamente, la inscripción implica agregar OP_FALSE antes de las declaraciones condicionales, colocando el contenido inscrito en una declaración condicional no ejecutable en formato JSON. El tamaño del contenido inscrito está limitado por el script taproot y no supera los 520 bytes en total.

Dado que los guiones de gasto de raíz primaria requieren que se gasten los resultados de raíz primaria existentes, la inscripción requiere dos pasos: confirmar y revelar. En el primer paso, se crea una salida de raíz principal que se compromete con el contenido inscrito. En el segundo paso, el contenido inscrito y la ruta Merkle correspondiente se utilizan para gastar la salida de la raíz principal del paso anterior, revelando el contenido inscrito en la cadena.

El propósito original de la inscripción era introducir tokens no fungibles (NFTs) a BTC. Sin embargo, nuevos desarrolladores han creado BRC20, imitando a ERC20 en su base, brindando la capacidad de emitir activos fungibles a Ordinals. BRC20 incluye operaciones como Implementar, Mint, Transferir, etc., y cada operación requiere pasos de confirmación y revelación. El proceso de transacción es más complejo y con mayores costos.

Usando datos reales como ejemplo: [Datos de ejemplo no proporcionados]

La parte seleccionada es el contenido inscrito y el resultado después de la deserialización es el siguiente:

El protocolo ARC20 derivado de Atomicals tiene como objetivo simplificar las transacciones vinculando cada unidad de tokens ARC20 a satoshis, reutilizando el sistema de transacciones de Bitcoin. Después de emitir activos mediante los pasos de confirmación y revelación, las transferencias entre tokens ARC20 se pueden realizar directamente transfiriendo los satoshis correspondientes. El diseño de ARC20 se alinea más con lo literal defiConcepto de monedas de colores: agregar nuevo contenido a los tokens existentes para crear nuevos tokens, donde el valor del nuevo token no es menor que el token original, asemejándose a las joyas de oro y plata.

Validación del lado del cliente (CSV) y protocolos de activos de próxima generación

La validación del lado del cliente, propuesta por Peter Todd en 2017, implica almacenamiento de datos fuera de la cadena, compromisos dentro de la cadena y verificación del lado del cliente. Actualmente, los protocolos de activos que admiten la validación del lado del cliente incluyen RGB y Taproot Assets (Taro).

RGB:

Además de la validación del lado del cliente, RGB utiliza el hash de Pedersen como mecanismo de compromiso y admite el cegamiento de salida. Al solicitar un pago, no es necesario revelar públicamente el UTXO que recibe el token; en cambio, se envía un valor hash, lo que mejora la privacidad y la resistencia a la censura. Al gastar el token, el valor ciego debe revelarse al destinatario para verificar el historial de transacciones.

Además, RGB presenta AluVM para una mayor programabilidad. Durante la validación del lado del cliente, los usuarios no solo verifican la información de pago entrante, sino que también reciben todo el historial de transacciones del pagador, rastreando hasta la transacción de génesis del activo para su finalidad. Verificar todo el historial de transacciones garantiza la validez de los activos recibidos.

Activos de raíz principal:

Desarrollado por Lightning Labs, Taproot Assets permite la transferencia instantánea, de gran volumen y de bajo costo de activos emitidos en Lightning Network. Diseñado enteramente en torno al protocolo Taproot, mejora la privacidad y la escalabilidad.

Los datos de los testigos se almacenan fuera de la cadena, se verifican dentro de la cadena y pueden existir localmente o en repositorios de información llamados "Universos" (similares a los repositorios de Git). La verificación de testigos requiere todos los datos históricos de la emisión de activos, difundidos a través de la capa de chismes de Taproot Assets. Los clientes pueden realizar una verificación cruzada utilizando una copia de blockchain local.

Taproot Assets utiliza Sparse Merkle Sum Tree para almacenar el estado global de los activos, lo que incurre en altos costos de almacenamiento pero ofrece una verificación eficiente. La prueba de inclusión/no inclusión permite la verificación de transacciones sin retroceder el historial de transacciones de activos.

Escalabilidad: la eterna propuesta de Bitcoin

A pesar de tener el mayor valor de mercado, seguridad y estabilidad, Bitcoin se desvía de su visión inicial de un "sistema de efectivo electrónico de igual a igual". La capacidad de bloque limitada hace que Bitcoin no pueda manejar transacciones grandes y frecuentes, lo que llevó a varios protocolos a abordar este problema durante la última década.

Canales de pago y Lightning Network: la solución ortodoxa de Bitcoin

Lightning Network opera estableciendo canales de pago. Los usuarios pueden crear canales de pago entre dos partes, conectar canales para formar una red de canales de pago más extensa e incluso realizar pagos indirectamente entre usuarios sin un canal directo. Por ejemplo, si Alice y Bob quieren realizar múltiples transacciones sin registrar cada una en la cadena de bloques de Bitcoin, pueden abrir un canal de pago entre ellas. Pueden realizar numerosas transacciones dentro de este canal, requiriendo únicamente dos grabaciones de blockchain: una al abrir el canal y otra al cerrarlo. Esto reduce significativamente los tiempos de espera para las confirmaciones de blockchain y alivia la carga de blockchain.

Actualmente, Lightning Network tiene más de 14,000 nodos, 60,000 canales y una capacidad total superior a 5000 BTC.

Cadenas laterales: el enfoque Ethereum en Bitcoin

Stacks

Stacks se posiciona como la capa de contrato inteligente de Bitcoin, utilizando su token nativo como el token de Gas. Stacks emplea un mecanismo de microbloques, que evoluciona en sincronía con Bitcoin, donde sus bloques se confirman simultáneamente. En Stacks, esto se conoce como "bloque anclado". Cada bloque de transacciones de Stacks corresponde a una única transacción de Bitcoin, lo que logra un mayor rendimiento de las transacciones. Al generar bloques simultáneamente, Bitcoin actúa como un limitador de velocidad para la creación de bloques Stacks, evitando ataques de denegación de servicio en su red de pares.

Stacks logra el consenso a través del mecanismo de doble espiral de Prueba de transferencia (PoX). Los mineros envían BTC a los participantes de STX para competir por el derecho a extraer bloques, y los mineros exitosos reciben recompensas de STX después de extraer con éxito un bloque. Durante este proceso, los participantes en STX reciben una cantidad proporcional de BTC enviada por el minero. Stacks tiene como objetivo incentivar a los mineros para que mantengan el libro de contabilidad histórico mediante la emisión de tokens nativos, aunque la incentivación aún se puede lograr sin tokens nativos (como se ve en RSK).

Para los datos de transacciones en la cadena de bloques Stacks, el hash de los datos de las transacciones se almacena en el script de transacciones de Bitcoin utilizando el código de bytes OP_RETURN. Los nodos de Stacks pueden recuperar hashes de datos de transacciones de Stacks almacenados en transacciones de Bitcoin a través de las funcionalidades integradas de Clarity.

Las pilas pueden considerarse casi como una cadena de Capa 2 para Bitcoin; sin embargo, todavía existen algunas fallas en el movimiento de activos a través de las fronteras. Después de la actualización de Nakamoto, Stacks admite el envío de transacciones de Bitcoin para completar movimientos de activos, pero la complejidad de las transacciones las hace no verificables en la cadena de Bitcoin. Los movimientos de activos sólo pueden verificarse a través de un comité multifirma.

RSK

RSK utiliza un algoritmo de minería fusionada, donde los mineros de Bitcoin pueden ayudar a RSK en la producción de bloques casi sin costo, obteniendo recompensas adicionales. RSK no tiene un token nativo y continúa usando BTC (RBTC) como token de gas. RSK tiene su propio motor de ejecución compatible con Ethereum Virtual Machine (EVM).

Líquido

Liquid es una cadena lateral federada de Bitcoin con acceso autorizado a nodos, supervisada por quince miembros responsables de la producción de bloques. Los activos se transfieren mediante el mecanismo de bloqueo y acuñación, donde los activos se envían a la dirección de firma múltiple en Liquid usando BTC, lo que permite que los activos ingresen a la cadena lateral de Liquid. Para salir, L-BTC se envía a la dirección de firma múltiple en la cadena Liquid. La seguridad de la dirección multifirma está fijada en 11 sobre 15.

El líquido se centra en aplicaciones financieras y ofrece a los desarrolladores un SDK relacionado con servicios financieros. El valor total bloqueado (TVL) en la red Liquid es actualmente de aproximadamente 3000 BTC.

Nostr Assets: centralización reforzada

Nostr Assets, originalmente llamado NostrSwap, sirve como plataforma comercial BRC20. Actualizado al Protocolo de Activos de Nostr el 3 de agosto de 2023, admite la transferencia de todos los activos dentro del ecosistema de Nostr. Lightning Network se encarga de la liquidación y la seguridad de activos. Nostr Assets permite a los usuarios enviar y recibir activos de Lightning Network utilizando claves públicas y privadas de Nostr. Las transacciones en el protocolo Nostr Assets, excluyendo depósitos y retiros, se realizan sin gas, están cifradas y se almacenan en el relé del Protocolo Nostr utilizando IPFS para un acceso rápido y eficiente. Admite la interacción en lenguaje natural, eliminando la necesidad de interfaces complejas. Nostr Assets proporciona a los usuarios una forma sencilla y cómoda de transferir e intercambiar activos, encontrando potencialmente aplicaciones importantes junto con los efectos del tráfico del protocolo social Nostr. Sin embargo, fundamentalmente, es un método para controlar (custodiar) billeteras utilizando mensajes Nostr. Los usuarios depositan activos en el relé Nostr Assets transfiriéndolos en Lightning Network, similar a depositar activos en un intercambio centralizado. Cuando los usuarios desean transferir e intercambiar activos dentro de Nostr Assets, envían mensajes firmados con claves Nostr al servidor. Después de la verificación, el servidor registra las transacciones internamente, sin pasar por la ejecución en Lightning Network o la red principal, logrando cero tarifas de gas y un alto TPS.

BitVM: programabilidad y escalamiento infinito

"Cualquier función computable se puede verificar en Bitcoin".

— Robin Linus, creador de BitVM

BitVM, propuesto por Robin Linus, el fundador de ZeroSync, utiliza códigos OP de Bitcoin existentes (OP_BOOLEAN, OP_NOT) para formar circuitos de puerta Y y NO, dividiendo los programas en circuitos de puerta primitivos Y y NO. Coloca la raíz del script de gasto en las transacciones Taproot para un almacenamiento en cadena de bajo costo. Según la teoría computacional, todos los cálculos lógicos se pueden construir utilizando circuitos de puerta Y y NO, lo que teóricamente hace que BitVM Turing sea completo y capaz de realizar todos los cálculos en Bitcoin. Sin embargo, existen muchas limitaciones prácticas.

BitVM opera en modo P2P, siguiendo el concepto de OP Rollup. Hay dos roles: probador y verificador. En cada transacción, tanto el probador como el verificador construyen en colaboración una transacción y depositan una garantía. El probador proporciona resultados y, si el verificador calcula resultados diferentes, envía una prueba de fraude a la cadena para penalizar al probador. El caso de uso principal de BitVM es para puentes de confianza mínimos y escalamiento ZKP (ZK Rollup). La propuesta de BitVM es un compromiso debido a la dificultad de obtener apoyo en la comunidad Bitcoin para aumentar la complejidad de OP_CODE. Utiliza OP_CODE existentes para implementar nuevas funcionalidades.

BitVM introduce un nuevo paradigma de escalado, pero existen numerosos desafíos en la práctica:

– Demasiado pronto: si bien EVM tiene una arquitectura de VM integral, BitVM solo tiene una función para verificar si una cadena es 0 o 1.

– Gastos generales de almacenamiento: la construcción de programas con puertas NAND puede requerir cientos de megabytes de datos, con miles de millones de hojas de raíz principal.

– P2P: el modelo actual implica interacciones entre dos partes, y la estructura probador-retador tiene problemas de incentivos. Hay consideraciones para extender a 1-N o NN, similar al OP Rollup ideal (suposición única y honesta).

Conclusión

Una revisión exhaustiva del texto revela que debido a las limitaciones en la capacidad de procesamiento y las capacidades computacionales de la red principal, Bitcoin debe mover los cálculos fuera de la cadena para fomentar un ecosistema más próspero y diverso.

Por un lado, las soluciones de verificación del lado del cliente y de computación fuera de la cadena utilizan ciertos campos en las transacciones de Bitcoin para almacenar información crucial, tratando la red principal de Bitcoin como un sistema de registro distribuido, aprovechando su resistencia a la censura y su confiabilidad para garantizar la disponibilidad de datos críticos. En cierto sentido, este enfoque es similar a los Rollups soberanos. No requiere modificaciones en la capa de protocolo de Bitcoin, lo que permite la construcción de protocolos según sea necesario, lo que ofrece una mayor viabilidad en el escenario actual pero no hereda completamente la seguridad de Bitcoin.

Por otro lado, se están realizando esfuerzos para avanzar en la verificación en cadena, intentando utilizar herramientas existentes para lograr cálculos arbitrarios en Bitcoin, utilizando posteriormente tecnología de prueba de conocimiento cero para un escalado eficiente. Sin embargo, estas soluciones actuales aún se encuentran en etapas muy tempranas, con altos costos computacionales y no se espera que se implementen en el corto plazo.

Por supuesto, algunos pueden preguntarse por qué no cambiar a Ethereum, que, junto con otras cadenas de bloques, posee un alto poder computacional. ¿Por qué pasar por el proceso de reimplementar cosas en Bitcoin?

Porque es Bitcoin.

Referencia:

https://wizardforcel.gitbooks.io/masterbitcoin2cn/content/appdx8.html

https://github.com/chromaway/ngcccbase/wiki/EPOBC_simple

https://github.com/OpenAssets/open-assets-protocol/blob/master/specification.mediawiki

https://twitter.com/LNstats

https://twitter.com/robin_linus/status/1723472140270174528

https://github.com/fiksn/bitvm-explained

https://bitcoinmagazine.com/technical/the-big-deal-with-bitvm-arbitrary-computation-now-possible-on-bitcoin-without-a-fork

https://mirror.xyz/0x5CCF44ACd0D19a97ad5aF0da492AC0388469DfE9/_k3vtpI7a5cQn5iISH7-riECpyudfI4BTeeeBMwNYDQ

https://twitter.com/AurtrianAjian/status/1723919714798178505

Acerca de CGV
CGV (Cryptogram Venture) es una empresa de inversión en criptomonedas con sede en Tokio, Japón. CGV invierte e incuba la moneda estable JPYW en yen japonés con licencia. Además, CGV FoF es socio limitado de varios fondos de criptomonedas de renombre mundial. Desde 2022, CGV ha organizado con éxito dos ediciones del Japón Web3 Hackathon (TWSH) y obtuvo el apoyo conjunto de instituciones y expertos como el Ministerio japonés de Educación, Cultura, Deportes, Ciencia y Tecnología, la Universidad de Keio y NTT Docomo. Actualmente, CGV tiene sucursales en Hong Kong, Singapur, Nueva York y otras regiones.

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