Hablando sobre acumulaciones de Bitcoin: ¿La mejor solución de escalado?

Autor | Callum@Web3CN.Pro

Bitcoin, como la cadena de bloques más antigua y popular, tiene cientos de miles de transacciones todos los días. Sin embargo, al comienzo del diseño de Bitcoin, se priorizó la seguridad dentro de su marco descentralizado, lo que llevó a ignorar el tema de la escalabilidad y llevó a las personas a considerar a Bitcoin solo como un activo digital y un medio de almacenamiento de valor.

Aunque la seguridad y la descentralización de Bitcoin siempre han sido sus ventajas, su velocidad de transacción limitada y su escala de transacción han afectado el desarrollo de la ecología de Bitcoin. En los últimos años, han surgido varias soluciones para resolver este problema y permitir a los constructores explotar todo el ecosistema de Bitcoin. Las soluciones de escalado ahora son el foco no solo de otras redes de blockchain, sino también de Bitcoin.

En el artículo Explorando la vía y las oportunidades de la capa 2 de BTC, hablamos sobre por qué Bitcoin necesita expandirse e introdujimos soluciones relacionadas con la capa 2 de Bitcoin, como: Lightning Network, cadenas laterales, etc.

En este artículo, nos centraremos en otra solución para la expansión de Bitcoin: Rollups. En comparación con Lightning Network y las cadenas laterales, los Rollups tienen el potencial de mejorar la escalabilidad, la privacidad y la programabilidad de Bitcoin sin sacrificar el valor central y la funcionalidad de Bitcoin como un sistema de efectivo electrónico entre pares.

La necesidad de acumular Bitcoin

Los paquetes acumulativos a menudo se asocian con la red Ethereum. Después de la transición a la prueba de participación en septiembre de 2022, la cadena de bloques de Ethereum se vuelve más centralizada. Además, muchos Rollups en realidad dependen de un ordenador centralizado de transacciones en L2. De hecho, la descentralización puede brindar una mayor seguridad, especialmente en Bitcoin, pero con el desarrollo de Bitcoin, la contradicción entre la descentralización y la escala del poder de cómputo se ha vuelto cada vez más prominente. La fuente de esta contradicción radica en el aumento en el número de usuarios y la cantidad de cálculo al verificar bloques, y la clave para paliar esta contradicción es mejorar la escalabilidad de la cadena de bloques.

La red relámpago de la que hablamos antes utiliza tecnologías como la firma múltiple y el bloqueo de tiempo Hash para almacenar datos debajo de la cadena y combinar múltiples transacciones en un procesamiento de transacción, lo que puede realizar un pago rápido y económico; la cadena lateral es para crear una cadena separada , sin afectar la cadena principal de Bitcoin, bloquea Bitcoin de la cadena principal y luego realiza el procesamiento de una gran cantidad de transacciones en la cadena lateral, lo que puede mejorar en gran medida la velocidad de transacción sin afectar la seguridad de la cadena principal de Bitcoin. Rollup es para actualizar la arquitectura técnica o el sistema técnico de la red Bitcoin, y optimizará los datos en la cadena.

Rollup actúa como una solución de escalado para redes blockchain de capa 1. Mueven la transacción fuera de la cadena, donde se procesa (generalmente en la capa 2), y varias transacciones se agrupan en un lote y se envían de vuelta a la cadena de la capa 1. Luego, el contrato inteligente verifica el lote de transacciones y actualiza el estado de la cadena de bloques.

Este gráfico demuestra visualmente las capas de Bitcoin Rollup. En este ejemplo, hay dos acumulaciones L2: una dedicada a la disponibilidad de datos y otra dedicada a pagos y contratos de alta seguridad. Además del paquete acumulativo de disponibilidad de datos L2, hay tres paquetes acumulativos L3, cada uno dedicado a un caso de uso diferente: pagos p2p privados, contratos financieros y propiedad y transferencia de activos en el juego. Dado que los paquetes acumulativos L3 se basan en nodos completos L2 para la disponibilidad de datos, pueden considerarse menos seguros que los paquetes acumulativos L2 que se basan en nodos completos Bitcoin L1 para la seguridad de la disponibilidad de datos.

Los rollups son cada vez más populares porque aumentan el rendimiento de las transacciones y reducen los costos de transacción. Esto se debe a que Rollup significa que las cadenas de bloques no necesitan procesar miles de transacciones individualmente, técnicamente solo necesitan procesar una transacción. Esto es especialmente útil para las dApps, que requieren transacciones frecuentes y rápidas para funcionar de manera efectiva. Es por eso que Rollup se considera una solución de escalabilidad viable para cadenas de bloques como Bitcoin.

Actualmente, los tipos de Bitcoin Rollup incluyen principalmente ZK Rollup y Sovereign Rollup.

Aplicación de ZK Rollup en Bitcoin

Resumen de ZK

ZK Rollup utiliza "pruebas de validez" criptográficas para garantizar que los nuevos bloques de Rollup sigan las reglas del protocolo de Rollup. Cada vez que un productor de bloques de resumen crea un bloque de resumen válido, el productor de bloques envía una transacción de actualización de estado a la cadena principal. Las transacciones de actualización de estado de resumen contienen datos sobre cada transición de estado en el bloque de resumen, aplican la nueva raíz de estado de resumen después de la transición de estado en el bloque y demuestran la disponibilidad de datos y prueba de validez de que la nueva raíz de estado de resumen es una actualización válida confirmada al padre cadena La última raíz de estado de resumen válida, solo la transacción de actualización de estado con una prueba válida puede avanzar con éxito el estado de resumen después de la confirmación.

ZK Rollup empaqueta los datos de la transacción en la red principal y, al mismo tiempo, envía un certificado de validez para demostrar que estas transacciones son válidas. Al recibir estas transacciones, verificará directamente estos certificados de validez. Si no hay ningún problema con el certificado, significa que estas transacciones son válidas y que los usuarios no necesitan esperar más para retirar activos.

En ZK Rollup, el usuario reproduce y verifica todos los cambios de estado en función de los datos empaquetados, pero ZK Rollup publica menos datos y solo necesita publicar los datos mínimos necesarios para reconstruir el saldo de la cuenta y el estado más reciente, de modo que ZK Rollup pueda procesar más transacciones al mismo tiempo, menos recursos informáticos y de almacenamiento incluidos en la cadena principal también reduce la congestión en la cadena, y la velocidad también se reduce porque no hay acumulación de datos de transacción, lo que resulta en costos de transacción más rápidos y económicos en la cadena.

Mejoras de extensión de ZK Rollup para Bitcoin

ZK Rollup mejora el rendimiento. A medida que más y más transacciones en la red de Bitcoin deben probarse como válidas en cada capa de resumen, aumenta la dificultad de crear la prueba de validez necesaria. La solución de ZK Rollup para el cálculo requerido para crear estas pruebas es paralelizarlas usando la composición de prueba recursiva. La recursividad es esencialmente "probar la validez de una prueba", por lo que muchas computadoras pueden probar la validez de diferentes transacciones, y luego estas pruebas pueden eventualmente combinarse en una sola prueba, lo que permite que varias computadoras escalen horizontalmente al mismo tiempo, ayudando así a demostrar la efectividad de una transacción. Tanto las pruebas SNARK como las STARK pueden implementar combinaciones de pruebas recursivas sin confianza.

En términos de aplicación, esta prueba recursiva permitirá que el modelo de cuenta ZK Rollup comprima las transacciones de segundo nivel, mejore la escalabilidad al aumentar la cantidad de transacciones y la capacidad de transacción adicional que se trae se puede usar para admitir más transacciones de Lightning Network, que pueden se incrementará para ser autohospedado La cantidad de usuarios que se unen y usan Lightning Network de una manera que también expande Lightning Network.

Paquetes acumulados soberanos en Bitcoin

Acumulación de soberanos

Los paquetes acumulativos soberanos son diferentes del diseño acumulativo actual. En el pasado, tanto el paquete acumulativo OP como el paquete acumulativo ZK necesitaban usar contratos inteligentes para confirmar la ejecución de los paquetes acumulativos, pero los paquetes acumulativos soberanos no requieren contratos inteligentes ni capas de liquidación, de ahí el nombre "Soberano". .

Al observar OP y ZK Rollup, tienden a usar L1 como capa de disponibilidad de datos y capa de consenso. Sin embargo, Sovereign Rollup solo usa la capa 1 para la disponibilidad de datos, lo que garantiza que tengan una conexión más directa con la capa base. Un paquete acumulativo soberano se diferencia de un paquete acumulativo común en que tiene una regla de selección de bifurcación que le permite bifurcarse independientemente de su capa base. En cambio, un Rollup normal delegará su elección de bifurcación a su capa de liquidación, ya que necesita garantizar la corrección del Rollup.

En esencia, Sovereign Rollup es una cadena de bloques que publica sus transacciones en la capa de disponibilidad de datos para el consenso y la disponibilidad de datos. La capa de disponibilidad de datos no garantiza que las transacciones acumulativas soberanas sean correctas. Simplemente ordena las transacciones y verifica si están disponibles. Los OP y ZK Rollups anteriores se basaban en los contratos inteligentes de Ethereum para verificar que sus transacciones fueran correctas, generalmente a través de fraude o prueba de validez. En Sovereign Rollup, el nodo determina si la transacción es correcta. Su nodo descargará todas las transacciones y verificará si son válidas. Si la transacción no es válida, la transacción será rechazada.

Sovereign Rollup Mejoras de escalado de Bitcoin

Sovereign Rollup es actualmente la solución más popular en Bitcoin Rollup. La principal diferencia entre este y ZK Rollup es que Sovereign Rollup es independiente de la red principal. ZK Rollup usa la red principal como capa de disponibilidad de datos y capa de liquidación. Los datos relevantes no solo se almacenarán en la red principal, sino que la transacción también será verificada por el contrato inteligente en la red principal, mientras que Sovereign Rollup solo usa uno capa de la cadena de bloques como la capa de disponibilidad de datos, pero no utiliza una capa para realizar la liquidación. Por lo tanto, para Bitcoin con poder de cómputo limitado de la red principal, este esquema será más amigable que ZK Rollup.

En esta solución, utilizando el marco modular de Rollup, los desarrolladores pueden insertar una capa de ejecución personalizada y una capa de disponibilidad de datos, Sovereign Rollup administra su propia ejecución y liquidación, mientras transfiere el consenso y la disponibilidad de datos a la red principal de la capa 1 de Bitcoin. Esta solución no requiere contratos inteligentes ni utiliza la capa de liquidación para la verificación del Rollup. La segunda capa no se ve afectada por el ataque a la red principal de la primera capa y tiene su propio consenso, que es más escalable.

En términos de aplicación, Sovereign Rollup es más como una especie de RaaS en el futuro, utilizando la disponibilidad de datos de Bitcoin, los desarrolladores pueden crear Rollup con cualquier entorno de ejecución, heredando la garantía de disponibilidad de datos y la garantía de seguridad de Bitcoin. Por ejemplo, Rollkit, el producto de estructura de resumen modular de la cadena de bloques modular Celestia, puede ejecutar EVM en Bitcoin como Rollkit Sovereign Rollup al integrar la capa de disponibilidad de datos de Bitcoin Sovereign Rollup, expandir la aplicación de Rollup y ayudar a Bitcoin a abrir un mercado ecológico más amplio.

Resumir

En el esquema ZK Rollup, su seguridad depende en gran medida de su relación con su cadena principal. Varias aplicaciones en ZK Rollups podrán heredar la descentralización y la seguridad de la red Bitcoin y mejorar la escalabilidad de la cuestión del modelo económico de la red Bitcoin. Esta relación resuelve para Rollup dos características clave de las que carecen otros protocolos "fuera de la cadena": seguridad heredada de doble gasto y puente bidireccional seguro. Si bien los beneficios que puede aportar a Bitcoin incluyen un mayor rendimiento de las transacciones, una mejor privacidad de las transacciones y una mayor flexibilidad, estas ventajas no están exentas de costos ni riesgos, ya que también implica actualizaciones de software de Bitcoin y cambios de consenso.

En el esquema Sovereign Rollup, tiene su propio consenso, puede ejecutarse independientemente de una capa de blockchain, puede definir sus propias reglas de verificación y liquidación de transacciones y tiene una mayor autonomía. Pero es esta independencia la que también pierde una capa de seguridad de blockchain hasta cierto punto, y debido al mecanismo de consenso separado, implementar las actualizaciones de Sovereign Rollup puede ser complicado. El desarrollo actual de Sovereign Rollup aún se encuentra en una etapa inicial. Con la investigación y la profundización de este campo, cómo se desarrollará la tecnología futura para construir su seguridad también merece nuestra atención de seguimiento.

El desarrollo en torno a Rollup demuestra que Bitcoin puede ser la cadena subyacente para más operaciones que nunca. En general, ya sea en Bitcoin o cualquier otro L1, Rollup cambia la forma en que percibimos los datos de transacciones en cadena, la verificación de pruebas y las transacciones en cadena que involucran grandes cantidades de datos, impulsando la forma en que almacenamos, leemos y utilizamos en cadena. Los últimos desarrollos en la discusión de los datos, que a su vez brindan otra dimensión a la discusión sobre la escalabilidad de Bitcoin, especialmente cuando los desarrolladores intentan crear una economía ecológica completa en la cadena de bloques de Bitcoin. Los paquetes acumulativos aún están en pañales, sin embargo, su impacto potencial es prometedor.

referencias