RGB reforça a escalabilidade e os recursos de privacidade do Bitcoin e da Lightning Network

TL, DR

• RGB opera como uma solução de camada 2/3 no paradigma de validação do lado do cliente Bitcoin e Lightning Network, abrigando todos os dados de contratos inteligentes fora das transações Bitcoin. Esse design garante a operação do sistema na Lightning Network, eliminando a necessidade de modificações nos protocolos LN.
  
• Os contratos inteligentes RGB são projetados para escalabilidade e confidencialidade. O sistema suporta propriedade privada e mútua, abstrai e separa preocupações, representando uma forma completa de Turing pós-blockchain de computação distribuída sem confiança, sem a necessidade de introdução de novos tokens.
  
• Os contratos RGB são organizados em segmentos separados chamados “shards”, cada um com seu próprio histórico e dados, melhorando a escalabilidade e evitando a mistura de históricos de diferentes contratos. Eles interagem através do protocolo Bifrost na Lightning Network, permitindo mudanças coordenadas entre múltiplas partes, semelhantes aos DEXes operando na Lightning Network.
  
• RGB emprega selos descartáveis defined sobre Bitcoin UTXOs para segurança. Qualquer parte que possua histórico de estado de contrato inteligente pode verificar sua singularidade, aproveitando o script do Bitcoin para defidireitos de propriedade e acesso.
  
• No RGB, a propriedade estatal e a validação são entidades separadas. A propriedade é gerenciada pelo script Bitcoin, um sistema não Turing Complete. As regras de validação, por outro lado, são ditadas pelo esquema RGB usando o Turing Complete Simplicity/Contractum/Rust Script.
  
• Cada contrato inteligente RGB está associado a um estado único por meio de selos descartáveis. Os selos e estado seguem regras e validações específicas definidas pelo criador do contrato, regidas por um “esquema”. Este esquema atua como um conjunto de regras para verificar os dados do contrato no lado do cliente, permitindo um alto nível de escalabilidade e privacidade do protocolo.
  
• O design do RGB é altamente interoperável com as tecnologias Bitcoin e Lightning Network existentes, facilitando a integração perfeita com essas plataformas e quaisquer atualizações futuras.
  
• Ao contrário do estilo de programação imperativo de muitas plataformas blockchain, o RGB emprega um estilo declarativo. Esta abordagem concentra-se em delinear o resultado desejado, em vez de detalhar as etapas específicas para alcançá-lo.
  
• RGB utiliza várias tecnologias avançadas, incluindo AluVM para tarefas determinísticas de computação portátil, PRISM para computação de máquinas de estado infinito parcialmente replicadas e Storm para armazenamento confiável baseado em depósito usando provas zk. Essas tecnologias contribuem para a robustez, confidencialidade e extensibilidade do RGB.
  
• RGB (v0.10) introduz melhorias notáveis ​​na experiência do usuário e nos processos de integração, simplificando as operações e minimizando dependências. A versão atualizada apresenta uma API de biblioteca mais unificada e uma ferramenta de linha de comando, tornando-a mais acessível e fácil de usar.

Pequena descrição

RGB é um protocolo desenvolvido para emissão de tokens na rede Bitcoin com maior privacidade e compatibilidade com a Lightning Network. Baseia-se no conceito de “moedas coloridas”, como aquelas usadas no protocolo OmniLayer, onde os metadados nas transações Bitcoin indicam uma transferência de token. Por exemplo, as transações USDT no OmniLayer funcionam como transações Bitcoin aumentadas com dados adicionais detalhando os movimentos do token USDT. No entanto, esses métodos enfrentam limitações, como restrições de tamanho de dados nas saídas OP_RETURN, varredura intensiva de blockchain e privacidade restrita decorrente da visibilidade na cadeia.

RGB aborda esses problemas realocando a maioria dos processos de validação para longe do blockchain Bitcoin. Ele adota validação do lado do cliente e emprega selos de uso único para conectar tokens com UTXOs do Bitcoin, preservando ao mesmo tempo a privacidade do usuário.

Os tokens são transferidos através da confirmação de uma mensagem contendo informações de pagamento RGB dentro de uma transação Bitcoin, permitindo que os tokens se movam de um UTXO para outro sem deixar rastros no gráfico da transação Bitcoin. Isso aumenta significativamente a privacidade, pois as transações RGB “teletransportam” tokens discretamente, com dados específicos de RGB transmitidos por canais privados fora da cadeia.

Além disso, para garantir a propriedade e evitar a inflação, os destinatários devem validar todo o histórico de transações dos tokens recebidos. O RGB permite atualizações futuras sem a necessidade de hard forks, garantindo que os mineradores não consigam rastrear o fluxo de ativos, proporcionando assim uma maior resistência à censura. Ao contrário das estruturas tradicionais de blockchain, o RGB opera sem a necessidade de blocos ou cadeias, posicionando-o como um protocolo descentralizado sem blocos, prometendo alta confidencialidade, segurança e escalabilidade.

Introdução e Visão

Uma linha: Um estado validado pelo cliente e um sistema de contrato inteligente operando nas camadas 2/3 em Bitcoin e Lightning Network.

Mais detalhes:

RGB é um sistema de contratos inteligentes escalonável e confidencial para Bitcoin e Lightning Network. Os contratos inteligentes RGB operam com validação do lado do cliente paradigma, habitação todos os dados do contrato inteligente fora Transações Bitcoin, ou seja, blockchain Bitcoin ou estado do canal Lightning. Isso permite que o sistema opere na Lightning Network sem quaisquer alterações nos protocolos LN e também fornece uma base para um alto nível de escalabilidade e privacidade do protocolo.

Os contratos inteligentes incorporam princípios de propriedade privada e mútua, abstração e separação de interesses. Eles representam uma forma “pós-blockchain”, Turing-completa de computação distribuída sem confiança que não requer a introdução de tokens.

Os contratos RGB operam em segmentos separados chamados “fragmentos”. Cada fragmento tem seu próprio histórico e dados, o que significa que diferentes contratos não misturam seus históricos. Este método melhora a escalabilidade. O termo “shard” é usado para mostrar que o RGB atinge objetivos semelhantes aos pretendidos com o conceito de shards do Ethereum.

Embora funcionem de forma independente, os contratos RGB podem interagir através do protocolo Bifrost na Lightning Network. Isso permite mudanças coordenadas entre várias partes. Por exemplo, permite que DEXes funcionem na Lightning Network.

Tecnologia e Arquitetura

Visão geral de alto nível da operação RGB e selos descartáveis

Figura 1. Visão geral resumida da operação do RGB.
Fonte: Github da Associação LNP/BP.

Como mecanismo de segurança, RGB utiliza selos descartáveis defined sobre Bitcoin UTXOs, que fornecem a capacidade para qualquer parte com histórico de estado de contrato inteligente verificar sua exclusividade. Em essência, o RGB aproveita o script Bitcoin para seu modelo de segurança e defines propriedade e direitos de acesso.

Figura 2. Princípio de funcionamento RGB de alto nível.
Fonte: “Impulsionando a adoção em massa da criptografia: como o protocolo RGB está iluminando o futuro do Bitcoin” por Waterdrip Capital.

Cada contrato inteligente RGB é defined por um estado de gênese, elaborado pelo emissor de contrato inteligente (ou, simplesmente, emissor) e um gráfico acíclico direcionado (DAG) de transições de estado mantidos como dados validados pelo cliente.

Figura 3. Transações, selo fechado e testemunha.
Fonte: Github da Associação LNP/BP.

Podemos resumir da seguinte forma: cada transação possui um UTXO, e a propriedade deste UTXO concede ao proprietário o direito de possuir o estado. A propriedade determina quem pode modificar o estado do blockchain e “gastar” o UTXO. O indivíduo que detém o estado é referido como o partido possuir estado.

A parte detém a autoridade para modificar a seção relevante do estado do contrato inteligente, gerando uma nova transição de estado e confirmando-a em uma transação, utilizando a saída que contém o estado anterior.

O processo significa fechamento de um selo sobre a transição de estado, e um par que compreende a transação de gastos e os dados extra-transação correspondentes na transição de estado é denominado testemunha (representado na imagem acima).

Propriedade e acesso: propriedades principais

Figura 4. Propriedade e acesso.
Fonte: Github da Associação LNP/BP.

A propriedade estatal e a validação são conceitos distintos. As regras de validação especificam como o estado pode mudar, mas não identificam quem pode efetuar a mudança. 

Por outro lado, a propriedade é controlada pelo script Bitcoin no nível do blockchain Bitcoin, que não é Turing Complete. Em contraste, as regras de validação são regidas pelo esquema RGB utilizando Simplicity/Contractum Script, ou seja, sendo Turing Complete. 

Esquema RGB

Nos contratos inteligentes RGB, cada contrato recebe um estado exclusivo por meio de selos de uso único. Esses selos, juntamente com o estadual, possuem regras e validações específicas, definidas pelo idealizador do contrato no início. Essa configuração é regida por um “esquema”, que funciona como um conjunto de regras para validar os dados do contrato no lado do cliente. O esquema pode incluir scripts complexos integrantes da lógica do contrato.

Figura 5. Esquema RGB.
Fonte: Github da Associação LNP/BP.

Validação do lado do cliente e princípios de design

Figura 6. Validação RGB do lado do cliente.
Fonte: Github da Associação LNP/BP.

1. Propriedade forte: No RGB, os contratos inteligentes têm uma clara defiproprietário ou proprietários definidos. Apenas os proprietários designados detêm autoridade para modificar o estado do contrato. Estes contratos descrevem direitos ou operações distintas categorizadas como públicas (acessíveis a todos) ou próprias (restritas ao proprietário).
2. Confidencialidade: As informações contidas no contrato são mantidas em sigilo, sendo de conhecimento apenas dos participantes, principalmente dos donos do estado. Os participantes têm a opção de tornar públicos determinados dados, mas, por padrão, todas as informações são privadas. Esta confidencialidade impede que ferramentas de análise externas acedam aos dados, garantindo que nenhuma informação sensível seja armazenada em livros públicos.
3. Separação de preocupações: RGB apresenta um design modular com camadas distintas, cada uma com uma tarefa específica. Estas camadas operam de forma independente, eliminando a necessidade de as camadas inferiores estarem cientes da estrutura das camadas superiores. Este design melhora a organização e a eficiência do sistema.
4. Extensibilidade: O sistema é facilmente extensível, permitindo a criação e integração de contratos inteligentes avançados sem a necessidade de modificar o protocolo principal ou recompilar toda a biblioteca RGB.
5. Determinismo: A lógica de validação do RGB é determinística, produzindo consistentemente resultados idênticos com as mesmas entradas e o estado predominante do blockchain subjacente ou do canal Lightning Network. Esta consistência é alcançada através de dois componentes principais: a. A lógica de validação central, escrita em Rust, é a mesma em todos os sistemas que executam RGB. b. A lógica de validação específica do contrato é executada no AluVM, uma máquina virtual que fornece um conjunto consistente de instruções, independentemente da plataforma.
6. Interoperabilidade LNP/BP: RGB foi projetado para funcionar perfeitamente com as tecnologias Bitcoin e Lightning Network existentes. Ele também foi desenvolvido para ser compatível com quaisquer atualizações futuras dessas tecnologias.
   

Abordagem da abordagem RGB e Pure Blockchain/L1

A abordagem blockchain/L1 pura está errada, afirma a equipe RGB.

Figura 7. Comentários do RGB sobre a abordagem Blockchain/L1.
Fonte: Github da Associação LNP/BP.

Abordagem RGB: Programação Declarativa vs. Programação Imperativa:

• A maioria das plataformas blockchain, incluindo Ethereum, utiliza contratos inteligentes escritos em estilo imperativo. Nessa abordagem, o contrato funciona como um programa que direciona explicitamente o passo a passo da execução das tarefas, assemelhando-se a uma receita precisa e detalhada.
• Esses programas imperativos são muitas vezes bastante restritivos e limitados pelas capacidades da plataforma blockchain subjacente. Embora às vezes sejam chamados de Turing-completos, eles apresentam limitações significativas.

Natureza declarativa dos contratos inteligentes RGB:

• RGB, por outro lado, não utiliza programação imperativa. Em vez disso, emprega uma forma especial de programação funcional onde os contratos inteligentes são defined declarativamente.
• Na programação declarativa, em vez de detalhar como fazer algo, você descreve qual deveria ser o resultado. É como descrever a aparência de uma refeição, em vez de fornecer instruções passo a passo de cozimento.
• O “Esquema” em RGB é declarativo definição de um contrato inteligente. Especifica as regras e condições do contrato, mas não a sequência exata de operações para alcançá-las.

Mudança de paradigma na programação:

• Mudar do estilo imperativo do Ethereum para o estilo declarativo do RGB na programação de contratos inteligentes é semelhante à mudança da programação imperativa tradicional para a programação funcional ou declarativa no desenvolvimento geral de software.
• Esta mudança requer uma mentalidade diferente: concentrar-se no “quê” (os resultados desejados) e não no “como” (as etapas específicas para alcançar esses resultados).

Simplicidade

O plano original envolvia a incorporação do Simplicity no RGB, e esforços foram dedicados para garantir a compatibilidade desde o primeiro dia. No entanto, dado o progresso lento do desenvolvimento do Simplicity e a incerteza em torno de seu cronograma de lançamento, tornou-se evidente que confiar nele era impraticável. O lançamento RGB em andamento, atualmente em preparação, levantou questões sobre a inclusão do Simplicity.

Reconhecendo a ausência de um cronograma confiável para o Simplicity, iniciamos um exame de alternativas (WASM, EVM (de brincadeira), IELE etc). Eventualmente, tornou-se evidente que desenvolver uma máquina virtual proprietária para RGB era a única opção viável, substituindo a dependência inicial da Simplicidade.

Por isso decidimos criar AluVM – máquina virtual puramente funcional e altamente portátil baseada em Rust para contratos inteligentes validados no lado do cliente (RGB), Lightning Network, distribuição determinística e computação de borda.

Prisma

PRISM significa computação de “máquinas de estado infinito parcialmente replicadas”.

Tecnologia RGB defines regras para a evolução de contratos inteligentes em um nível básico, chamado Schema, mas não limita todas as ações futuras do contrato com um algoritmo único e abrangente. Em vez disso, cada nó da rede executa operações individuais, e tanto o estado do contrato como o próprio contrato permanecem válidos desde que estas operações cumpram as regras do Esquema. 

Além disso, esta abordagem não restringe a evolução histórica do contrato com um algoritmo pré-determinado. Assim, um contrato pode apresentar comportamentos variados desde que cada alteração atenda a regras de validação específicas. Este método concentra-se em regras locais em vez de em um algoritmo global.

Por outro lado, Ethereum usa um algoritmo global onde cada operação afeta todo o estado do contrato inteligente. Com o RGB, você trabalha apenas com uma parte do estado do contrato, aplicando as regras localmente. Isto proporciona uma gama mais ampla de possibilidades para a evolução do contrato.

Abaixo você pode ver uma visão de alto nível sobre as diferenças entre canais de estado e validação do lado do cliente: 

Figura 8. Separação de sistemas distribuídos.
Fonte: Github da Associação LNP/BP.

Diferenças mais específicas são as seguintes: 

Figura 9. Comparação de canais de estado e validação do lado do cliente.
Fonte: Github da Associação LNP/BP.

AluVM

AluVM – (unidade lógica algorítmica VM) é uma máquina virtual RISC funcional pura projetada para tarefas determinísticas de computação portátil

AluVM se diferencia por empregar um sistema baseado em registro que proíbe o acesso aleatório à memória. Este design aumenta a adequação do AluVM para aplicações como contratos inteligentes, execução remota de código e computação distribuída e de ponta. Os principais pontos fortes do AluVM residem no seu determinismo, robustez e capacidade de análise formal de código.

Principais características: Excepcional, portabilidade, sandbox, segurança, extensibilidade.

A Arquitetura do Conjunto de Instruções (ISA) do AluVM foi projetada para ser adaptável, permitindo criar diferentes ambientes de execução para diversas aplicações. O próprio AluVM é uma máquina virtual e ISA altamente previsível, funcional e baseada em registro. 

Embora restrinja o acesso aleatório à memória, o AluVM ISA se destaca na execução de tarefas aritméticas, incluindo aquelas relacionadas a curvas elípticas. Exclusivamente, o ambiente da VM pode expandir o AluVM ISA, permitindo a adição de funcionalidades como carregamento de dados nos registradores da VM e suporte a instruções especializadas (por exemplo, SIMD) adaptadas para aplicações específicas.

O AluVM destina-se principalmente ao uso em sistemas distribuídos onde a consistência e a confiabilidade em diferentes plataformas são mais cruciais do que a velocidade de processamento. Os principais usos do AluVM, com as extensões ISA corretas, incluem tecnologia blockchain, cálculos críticos para consenso em redes, computação de ponta, computação multipartidária (que cobre aprendizado de máquina determinístico), validação do lado do cliente, computação restrita da Internet2 e algoritmos genéticos. Esses aplicativos se beneficiam da capacidade do AluVM de funcionar de forma consistente e segura em vários ambientes.

Figura 10. Comparação do AluVM.
Fonte: Github da Associação LNP/BP.

Contrato

Contractum se diferencia de outras linguagens de programação de contratos inteligentes ao combinar os recursos funcionais do Haskell com a proximidade do bare metal visto no Rust. Ocupa um nicho que antes era inacessível aos contratos inteligentes:

Figura 11. Comparação de Contractum, Simplicity e outras linguagens.
Fonte: contrato.org

Contractum é uma linguagem de programação usada para criar contratos RGB. Os contratos feitos com Contractum são verificados por meio de um método denominado validação do lado do cliente. Essa abordagem não adiciona nenhum dado ao blockchain do Bitcoin, o que pode ser comparado a uma forma de tecnologia de sharding, aprimorada ainda mais com o uso de provas de conhecimento zero. 

A validação do lado do cliente também separa o desenvolvimento do contrato das transações blockchain, tornando impossível rastrear ou analisar essas transações através de métodos tradicionais de análise blockchain.

Figura 12. Características do contrato.
Fonte: contrato.org

Para se envolver no design do Contractum, é importante se familiarizar com as tecnologias empregadas pelos contratos inteligentes RGB:

Figura 13. Tecnologias usadas por contratos inteligentes RGB.
Fonte: contrato.org

Atualizações recentes na nova versão RGB v0.10

Na última iteração do RGB (versão 0.10), vários aprimoramentos técnicos avançados foram implementados, aprimorando os recursos da estrutura para o desenvolvimento de aplicativos complexos. Essas atualizações concentram-se principalmente na introdução de um Estado Global para cada contrato RGB, na integração de interfaces de contrato e na adoção de um sistema de tipo estrito.

Estado Global em Contratos RGB

O recurso Global State é uma inovação crítica no RGB v0.10, permitindo que cada contrato mantenha um estado universalmente acessível. Este estado é acessível não apenas à máquina virtual RGB, mas também a clientes externos, como carteiras e outros aplicativos.

A utilidade deste Estado Global é fundamental para a construção de aplicações sofisticadas na plataforma RGB, especialmente aquelas que exigem gerenciamento complexo de estado, como ativos sintéticos e stablecoins algorítmicas. Permite uma interação mais dinâmica com o estado do contrato, indo além das limitações das arquiteturas tradicionais de contratos inteligentes.

Interfaces de contrato

RGB v0.10 introduz ‘interfaces de contrato’ como um protocolo de comunicação padronizado para diversos contratos inteligentes. Essas interfaces funcionam de forma semelhante às ABIs (Application Binary Interfaces) e ERCs (Ethereum Request for Comments) do contrato da Ethereum.

Uma distinção importante da abordagem RGB é a padronização não obrigatória dessas interfaces e seu empacotamento inerente com contratos, eliminando a necessidade de distribuição separada. Isso facilita interações semânticas entre usuários e contratos por meio de interfaces de usuário em carteiras e outros softwares.

Estas interfaces não são estáticas; os desenvolvedores podem aumentar os contratos existentes com interfaces adicionais ao longo do tempo, aprimorando a funcionalidade sem modificar o núcleo imutável do contrato.

Sistema de tipo estrito

O novo formato de codificação em RGB v0.10 utiliza um sistema de ‘tipos estritos’. Este sistema é uma nova abordagem de tipo de dados funcionais projetada para representação e introspecção eficientes de estados contratuais dentro da estrutura RGB.

O sistema de tipo estrito garante garantia em tempo de compilação dos tamanhos dos dados, o que é particularmente benéfico para operação em dispositivos com recursos limitados, como carteiras de hardware de baixo custo com capacidades de memória limitadas.

Além disso, toda a camada de consenso RGB na versão 0.10 é compilada em tipos estritos, fornecendo uma base para provas formais de compatibilidade binária entre diferentes versões de software. Esse recurso não apenas simplifica e protege o uso de RGB, mas também permite que emissores de ativos e desenvolvedores de contratos acrescentem metadados adicionais a seus ativos ou contratos. Esses metadados podem desempenhar um papel crucial na verificação da identidade e autenticidade de ativos ou contratos no ecossistema RGB.

Contratos inteligentes baseados em ferrugem

Os contratos inteligentes RGB agora podem ser criados em Rust, aproveitando os recursos da linguagem para segurança de tipo e desempenho.

A integração estrita do tipo de sistema facilita a compilação direta de tipos de dados Rust em estruturas de contrato RGB, melhorando a eficiência e a confiabilidade do código do contrato.

Capacidades aprimoradas de introspecção de estado

Os contratos inteligentes no RGB v0.10 podem examinar seu próprio estado dentro do código de validação executado pela máquina virtual RGB.

Esse recurso é particularmente útil para criar contratos complexos que interagem com transações Bitcoin, contratos de log discretos e outras estruturas de dados complexas, aprimorando o escopo e a funcionalidade dos contratos inteligentes RGB.

Formato de fatura baseado em URL

A atualização introduz um novo formato de fatura que substitui o sistema anterior codificado em Bech32m.

Estas novas faturas baseadas em URL são significativamente mais curtas e mais fáceis de utilizar, facilitando a verificação e a abertura automática com software pré-configurado.

Suporte WASM (WebAssembly)

A biblioteca padrão RGB agora é compatível com ambientes sem E/S e acesso ao sistema de arquivos, como páginas da web ou plug-ins de navegador.

Isso expande os possíveis casos de uso do RGB, permitindo que ele opere perfeitamente em uma ampla variedade de aplicativos e extensões baseados na Web.

Descritores Taproot e Derivação Personalizada

RGB v0.10 utiliza compromissos OP_RETURN baseados em raiz principal (referidos como tapret), necessitando de suporte em nível de descritor para carteiras reconhecerem transações com saídas ajustadas.

A introdução de índices de derivação personalizados nesta versão evita que carteiras não-RGB gastem inadvertidamente resultados contendo ativos RGB, salvaguardando assim a integridade desses ativos.

Dependências simplificadas

A camada de consenso RGB na versão 0.10 reduziu suas dependências, afastando-se notavelmente de uma implementação personalizada à prova de balas originalmente derivada de projetos Grin.

Esta redução nas dependências melhora a estabilidade da API e a robustez geral do sistema.

Processo de integração simplificado

A atualização simplifica os fluxos de trabalho operacionais, reduzindo a necessidade de múltiplas chamadas de API e codificação complexa de estruturas de dados em vários idiomas.

Os estados do contrato RGB agora são representados como objetos JSON, permitindo a serialização direta em diferentes linguagens de programação.

Melhorias na Experiência do Usuário

A nova versão do RGB simplifica a experiência do usuário ao consolidar componentes anteriormente díspares em uma API de biblioteca unificada e uma ferramenta de linha de comando.

Embora o Node RGB ainda possa ser operado em servidores domésticos, seu uso não é mais obrigatório para interação com o sistema RGB, reduzindo a barreira de entrada de usuários e aplicações de carteira.

Esta seção inclui um agradecimento especial à Waterdrip Capital por destacar os recursos mais recentes em seu artigo intitulado “Impulsionando a adoção em massa da criptografia: como o protocolo RGB ilumina o futuro do Bitcoin”.

Concorrentes RGB

Figura 14. FRGB vs Ethereum em palavras simples.
Fonte: Associação LNP/BP Github

Taproot

Taproot Assets, anteriormente conhecido como Taro, é um protocolo desenvolvido para lançar tokens na rede Bitcoin. Este protocolo aproveita o modelo UTXO do Taproot junto com soluções associadas como Tapscript e taptweak. Essas ferramentas são usadas para armazenar informações sobre o fornecimento e o saldo de um ativo nos dados de transação do Bitcoin.

Figura 15. Esquema para armazenar informações sobre tokens Taproot Assets.
Fonte: “Taproot Assets: emissão de ativos em Bitcoin” por Voltage

Taproot Assets emprega um método análogo ao conceito Ordinals, em que os tokens BRC-20 armazenam informações de fornecimento nos metadados dos satoshis enumerados. Por outro lado, Taproot Assets incorpora essas informações na saída Taproot de uma transação Bitcoin, utilizando o que é conhecido como “árvore Merkle esparsa”. Essencialmente, Taproot Assets incorpora uma árvore Merkle na transação Bitcoin, que serve como prova do saldo de um usuário específico e do fornecimento geral de tokens. Essa árvore, por sua vez, reflete dados do “Universo” – repositório que mantém o histórico completo dos ativos e é gerenciado pelo emissor do token.

Figura 16. Árvore de estado digital.
Fonte: “Taproot Assets: emissão de ativos em Bitcoin” por Voltage

State Digital Tree – A arquitetura do Taproot Assets oferece duas opções para prova de equilíbrio: dados fora da cadeia do Universo ou a esparsa árvore Merkle incorporada no UTXO.

Mecanismo Operacional

1. O criador do token executa uma transação P2TR (Pay to Taproot) usando o protocolo Taproot Assets. 
2. As informações sobre o ativo, na forma de uma árvore Merkle, são armazenadas no UTXO desta transação (efetivamente, o bloco gênese). 
3. Para transferir o token, o proprietário da chave Taproot modifica as informações de saldo na árvore Merkle, garantindo que o fornecimento geral de ativos permaneça constante. 
4. Tais modificações são introduzidas por meio de uma nova transação Taproot. No entanto, para cada transferência de token, não é necessária uma transação separada na cadeia. Semelhante aos rollups ou à Lightning Network, o protocolo permite ao proprietário processar um “lote” de transferências, publicando posteriormente o estado atualizado dos saldos.

Vantagens dos ativos Taproot

• Uma vantagem importante do Taproot Assets é sua total compatibilidade com a Lightning Network, aumentando as possibilidades de escalabilidade e reduzindo os custos de transação.
• Taproot Assets cria uma camada distinta para registrar operações com tokens personalizados. Embora dependa principalmente de dados fora da cadeia, divulga o estado dos saldos na rede principal. 
• Esta abordagem é mais flexível, escalável e abrangente em comparação com o BRC-20, mas também representa mais complexidade para utilizadores inexperientes.

BitVM

BitVM é um projeto de ponta que visa transformar o Bitcoin em uma plataforma de computação totalmente descentralizada. Apresentado em 9 de outubro de 2023, o white paper BitVM apresenta uma tecnologia que está atualmente em fase de testes e requer maior desenvolvimento para atingir todo o seu potencial.

Funcionalidade central e conceito do BitVM

Basicamente, o BitVM emprega o conceito de Optimistic Rollups para externalizar os cálculos para contratos inteligentes da rede, conduzindo posteriormente a verificação na cadeia com base em “provas de fraude”. Teoricamente, uma vez que as informações do contrato inteligente são registradas em uma transação Taproot (como código binário), a troca de dados e os cálculos devem ocorrer diretamente entre as partes. Esta abordagem foi projetada para reduzir o congestionamento do blockchain. No entanto, se o provador (a parte que prova, ou seja, o proprietário do contrato) transmitir dados errados, um verificador pode iniciar uma verificação em cadeia. Este processo constitui a base do conceito de prova de fraude.

Lidando com verificação on-chain em uma rede computacionalmente limitada

O desafio surge em como conduzir uma verificação de operação em uma rede que intrinsecamente não suporta tais cálculos. Para resolver isso, o BitVM utiliza uma árvore Merkle para criar um esquema lógico de porta NAND, que é então registrado em uma transação Taproot. Essencialmente, a árvore Merkle nos dados de transação atua como um esquema NAND, onde cada “ramificação” carrega um de dois valores possíveis: 1 ou 0. O cálculo on-chain prossegue bit a bit, com a saída de uma “ramificação” tornando-se a entrada para o próximo. Trocas constantes de transações para verificação de valor ocorrem entre as partes do contrato inteligente. Se a versão de cálculo do provador for considerada incorreta, o verificador recebe seus ativos bloqueados na transação Taproot.

Figura 17. Representação esquemática do NAND.
Fonte: “The Big Deal with BitVM: Computação Arbitrária agora possível no Bitcoin sem fork” pela Bitcoin Magazine

Construindo NAND usando Taproot e Merkle Tree

Informações detalhadas sobre como o BitVM facilita a construção de NAND usando árvores Taproot e Merkle, bem como seu impacto nos cálculos, podem ser encontradas na documentação técnica.

Essa abordagem permite uma verificação precisa e passo a passo dos cálculos de contratos inteligentes, alinhando-se aos princípios de integridade e segurança do blockchain.

Desafios com o bilateralismo de contratos inteligentes

Um problema significativo persiste no BitVM devido à estrutura bilateral dos contratos inteligentes, facilitando a troca direta de dados apenas entre o verificador e o provador, excluindo o envolvimento de terceiros. Esta restrição impede o desenvolvimento de dApps e exige soluções complementares para construções de contratos multipartidários. 

Além disso, as características complexas e de baixo nível do BitVM implicam que a construção de produtos funcionais que aproveitem esta base possa se estender por vários anos. O desenvolvimento e a inovação substanciais são imperativos para traduzir esta tecnologia fundamental em aplicações práticas.

Para um mergulho detalhado, não hesite em ler um BitVM Whitepaper - https://bitvm.org/bitvm.pdf 

Conclusão

O protocolo RGB é um desenvolvimento técnico no ecossistema Bitcoin, introduzindo funcionalidades para implementação de contratos inteligentes e emissão de tokens diretamente vinculados à rede Bitcoin. Isto é conseguido através de uma combinação de validação do lado do cliente e utilização de selos de uso único, que vinculam tokens aos UTXOs do Bitcoin, mantendo a privacidade das transações.

Uma das principais vantagens técnicas do RGB é a sua abordagem à escalabilidade e privacidade. Ao transferir a maior parte do trabalho de validação para fora da blockchain do Bitcoin e empregar métodos criptográficos para verificação de transações, o RGB reduz efetivamente a carga de dados na blockchain. Esta abordagem conduz à manutenção da eficiência da rede, especialmente à medida que os volumes de transações aumentam.

A compatibilidade do RGB com a Lightning Network é outro aspecto significativo, permitindo um processamento de transações mais escalonável e eficiente. Esse recurso é particularmente relevante dada a crescente demanda por métodos de transação mais rápidos e econômicos no espaço das criptomoedas.

No entanto, a natureza complexa da tecnologia RGB apresenta desafios em termos de acessibilidade e compreensão do utilizador. A arquitetura do protocolo e os métodos criptográficos avançados empregados podem ser difíceis de compreender e implementar, especialmente para aqueles que são novos na tecnologia blockchain. Esta complexidade pode dificultar uma adoção mais ampla e o envolvimento dos utilizadores.

Além disso, embora o RGB melhore a privacidade ao manter os dados do contrato fora do blockchain, este aspecto também levanta questões sobre a verificabilidade dos dados e a capacidade de auditar transações, que são cruciais para certas aplicações e conformidade regulatória.

A atualização mais recente do RGB, versão 0.10, o posiciona como um concorrente notável no cenário em evolução das tecnologias blockchain, especialmente contra protocolos emergentes como Taproot Assets e BitVM. Ao contrário do Taproot Assets, que se concentra em aproveitar o modelo UTXO do Taproot para emissão de tokens na rede Bitcoin, o RGB se distingue por seus recursos avançados de privacidade e manipulação de dados fora da cadeia, oferecendo uma abordagem distinta para funcionalidade de contrato inteligente e gerenciamento de tokens.

Da mesma forma, enquanto o BitVM introduz um novo conceito para computação descentralizada em Bitcoin, os avanços da versão 0.10 do RGB na validação do lado do cliente, interfaces de contrato e um sistema de tipo estrito mostram sua abordagem única para melhorar a escalabilidade e a interação do usuário dentro do ecossistema Bitcoin. Essas melhorias destacam a capacidade do RGB em enfrentar desafios de escalabilidade e eficiência, áreas onde os protocolos tradicionais e emergentes frequentemente enfrentam limitações.

A simplificação das dependências e dos processos de integração na versão mais recente do RGB indica ainda um foco na experiência do usuário e na estabilidade do sistema, diferenciando-o dos concorrentes. Isso posiciona o RGB não apenas como uma plataforma robusta para contratos inteligentes escalonáveis ​​e focados na privacidade e emissão de tokens, mas também como uma solução com visão de futuro no espaço mais amplo do blockchain.

Concluindo, o protocolo RGB é um desenvolvimento tecnológico significativo dentro da rede Bitcoin, oferecendo capacidades avançadas para contratos inteligentes e emissão de tokens. Aborda questões importantes de escalabilidade e privacidade, mas enfrenta desafios em termos de complexidade e potencial auditabilidade. O desenvolvimento contínuo e as iterações futuras do protocolo provavelmente se concentrarão no equilíbrio dessas capacidades avançadas com a acessibilidade do usuário e considerações regulatórias.

Referências de termos: 

1. Turing completo: Em termos práticos, o sistema pode executar qualquer problema computacional com tempo e memória suficientes. A maioria das linguagens de programação modernas são Turing-completas, o que significa sua capacidade teórica para resolver qualquer problema computacional.
   
2. Esquema: Um esquema de contrato serve como o código real para um contrato inteligente, que pode ser usado como um “modelo de contrato” pelos emissores sem a necessidade de codificação ou auditoria de código personalizado fornecido por fontes externas. O esquema RGB não é um script, mas uma estrutura de dados.
   
3. Contratos de log discreto (DLCs) no contexto dos canais estaduais são contratos inteligentes especializados usados ​​principalmente na rede Bitcoin. Permitem a execução privada e eficiente de acordos financeiros complexos com base em eventos externos, como preços de ativos. Os DLCs operam fora da rede, mantendo a confidencialidade dos detalhes do contrato e das identidades dos participantes. Eles utilizam fontes de dados externas, ou oráculos, para resolução de contratos. Quando integrados aos canais estaduais, os DLCs melhoram a escalabilidade, permitindo liquidações de múltiplas transações sem congestionar o blockchain, tornando-os ideais para transações financeiras privadas e eficientes que dependem de resultados do mundo real.
   
4. Storm – armazenamento confiável baseado em garantia usando provas zk. Storm combina armazenamento confiável baseado em garantia com provas de conhecimento zero para facilitar transações seguras e privadas. Neste sistema, os dados ou activos são mantidos em custódia e apenas divulgados quando condições específicas são cumpridas, garantindo um ambiente sem confiança onde não é necessária qualquer autoridade central. A integração de zk-proofs permite a verificação destas transações mantendo a máxima confidencialidade, pois permitem a validação dos dados sem revelar quaisquer detalhes subjacentes.
   
5. Prometeu – computação distribuída sem confiança baseada em arbitragem. O Prometheus representa uma abordagem à computação descentralizada, combinando mecanismos de arbitragem para resolução de disputas, interações sem confiança para operações seguras e descentralizadas e a eficiência dos canais estaduais para gerenciamento de computação fora da cadeia.
   
6. A Computador de conjunto de instruções reduzido é um tipo de arquitetura de microprocessador que utiliza um conjunto pequeno e altamente otimizado de instruções, em vez do conjunto altamente especializado de instruções normalmente encontrado em outras arquiteturas.