"Camada Ecológica do Bitcoin: Puxando a Cortina da Era Financeira Sem Confiança" é um relatório de pesquisa sobre o desenvolvimento de todos os aspectos do ecossistema Bitcoin. Este relatório foi escrito em coautoria pela equipe do Spartan Group, Kyle Ellicott, e por vários especialistas que forneceram feedback e insights e generosamente dedicaram seu tempo para revisar a versão final deste artigo. Este relatório foi elaborado em dezembro de 2023 e os dados nele contidos são precisos no momento da publicação. Este artigo é o segundo de uma série de quatro artigos. Para o primeiro artigo, acesse "Camada Ecológica do Bitcoin: Abrindo a Cortina da Era Financeira Sem Confiança (1)"

A tese da evolução do Bitcoin

Desde a sua criação em janeiro de 2009, o papel e o potencial do Bitcoin passaram por uma evolução significativa. Inicialmente, muitos viam o Bitcoin como uma proteção contra a inflação, uma reserva de valor (SoV) e uma esperança de democratizar o sistema financeiro. Só recentemente, no décimo quinto ano de existência do Bitcoin, houve um foco renovado no papel da rede Bitcoin como plataforma para moldar o futuro das aplicações descentralizadas (dApps). Esta evolução é particularmente dramática nesta fase, principalmente devido a: As conquistas óbvias do Ethereum nas aplicações, o domínio do Bitcoin sobre o Ethereum como um ativo não diminuiu e está crescendo dia a dia. Sem dúvida, afetou as expectativas das pessoas em relação à rede Bitcoin. Inspirados por isso, os desenvolvedores introduziram sucessivamente inúmeras "camadas" de infraestrutura no topo da rede central do Bitcoin (Camada 1 ou L1). Estas camadas ecológicas do Bitcoin fazem pleno uso da estabilidade e segurança do Bitcoin e, ao mesmo tempo, sem alterar o L1, ao melhorar a escalabilidade e a programabilidade, pretendem libertar mais de 850 mil milhões de dólares americanos e crescer, ainda para gerar activos de receitas. . Hoje, somos todos testemunhas e participantes do grande progresso na camada ecológica do Bitcoin. Esperamos que essas camadas ecológicas sejam capazes de atuar sobre os ativos do BTC, herdando totalmente a segurança e a finalidade da reestruturação do Bitcoin, ao mesmo tempo que superam suas limitações de programação e desempenho. No futuro, essas camadas de infraestrutura exclusivas anexadas ao ecossistema Bitcoin se tornarão os blocos de construção nos quais muitos empreendedores de aplicativos confiam.

Apesar deste progresso, grande parte da infra-estrutura necessária ainda está em fase de desenvolvimento e experimental. É importante notar que a jornada que o ecossistema Bitcoin está percorrendo não é sem precedentes. Em 2017, os primeiros projetos de NFT e tokens inundaram a rede Ethereum, resultando em velocidades de transação mais lentas e aumentos acentuados nas taxas de transação. Esse fenômeno na verdade estimulou a ambição da comunidade de desenvolvedores de construir uma infraestrutura mais poderosa, mesmo que seus esforços apenas para habilitar a rede Ethereum. para suportar uma pequena parte das enormes necessidades potenciais de aplicações, os desenvolvedores também esperam fornecer a escalabilidade e flexibilidade necessárias para a rede. Naquela época, a comunidade Ethereum discutiu e experimentou vários métodos, e finalmente decidiu adotar uma abordagem em camadas para melhorar seu desempenho e escalabilidade, de modo que hoje vemos o Ethereum Layer-2 (Layer-2 ou L2) sendo amplamente utilizado e Aceitando isso, a quantidade de ativos bloqueados em sua cadeia (TVL) atingiu bilhões de dólares. Portanto, a experiência da Ethereum em expansão, crescimento ecológico, aplicações descentralizadas e sua rede subjacente podem ser aprendidas pelo Bitcoin.

Semelhante ao momento crítico do Ethereum em 2017, a introdução dos Ordinais em 2023 tornou-se um importante ponto de viragem cultural para “construir o ecossistema Bitcoin”. Essa mudança desencadeou uma revolução no desenvolvedor para desenvolver sobre as camadas de infraestrutura e extensão do Bitcoin L1. Estamos agora não apenas vendo o surgimento de novos protocolos e padrões de token (como BRC-20, etc.), mas também o desenvolvimento de novos Bitcoin L2, que estão começando a liberar o potencial da economia Bitcoin e nos permitem obter um vislumbre antecipado do valor de mais de 8.500 centenas de milhões de dólares em capital inativo pode ser desbloqueado, e esse capital depende da tecnologia mais estável e testada do setor até o momento. Como resultado, a tese do Bitcoin está a ser redefinida: o Bitcoin já não é apenas uma reserva de valor ou um activo, o Bitcoin está a cumprir o seu papel como infra-estrutura numa economia em constante expansão.

Análoga à trajetória de crescimento do Ethereum, o ecossistema Bitcoin provavelmente experimentará um aumento na adoção dos usuários, impulsionado por casos de uso virais que podem dar início ao volante do crescimento. Isto, por sua vez, atrairá mais desenvolvedores e aumentará o TVL das aplicações do ecossistema. Considerando que o valor de mercado do Bitcoin é de aproximadamente US$ 850 bilhões, o que é aproximadamente 3,15 vezes o valor de mercado do Ethereum de US$ 270 bilhões, em comparação, o aplicativo TVL atual do Bitcoin é de apenas US$ 320 milhões, e o aplicativo TVL do Ethereum é US$ 76 bilhões. Em outras palavras, esses dados indicam que pode haver uma oportunidade potencial de crescimento de 740 vezes para o ecossistema Bitcoin atingir um nível de maturidade semelhante ao Ethereum no nível de aplicação. Além disso, precisamos também de considerar o potencial influxo de liquidez adicional assim que o ecossistema ganhar impulso.

O enorme potencial de mercado dos contratos inteligentes Bitcoin

A batalha entre “rede” e “ativos”

Para compreender profundamente a nova narrativa em evolução, precisamos distinguir entre os dois conceitos do ativo digital Bitcoin (BTC) e da rede Bitcoin (ou seja, Bitcoin Core, Bitcoin L1, Bitcoin Blockchain). Muitas pessoas ficam confusas sobre o significado do termo “Bitcoin” porque ele pode se referir tanto à rede quanto à moeda. Embora os dois estejam intimamente relacionados, na verdade são completamente diferentes. Para evitar confusão, este relatório usa “Bitcoin” quando se refere à rede e “BTC” quando se refere ao token ou ativo digital.

O famoso white paper do Bitcoin the Network (Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System, Satoshi Nakamoto) foi lançado em 31 de outubro de 2008, apresentando ao mundo um sistema de dinheiro eletrônico peer-to-peer. A rede monetária estará online. Seu bloco gênese foi extraído em 3 de janeiro de 2009. Desde o seu lançamento, a rede manteve uma operação estável, enquanto outras redes enfrentaram vários problemas, como tempo de inatividade e ataques, o que comprova a viabilidade do Bitcoin como a rede L1 definitiva. O Bitcoin demonstrou sua capacidade de fornecer confiança sem intermediários centralizados e servir como a última camada de liquidação descentralizada para transações, ativos e aplicações futuras. No entanto, o desenvolvimento de aplicações em Bitcoin que não sejam o próprio ativo BTC tem sido difícil devido à falta de programabilidade flexível do Bitcoin e à incapacidade de escrever de fora para a rede sem confiança. Comparado com Ethereum, uma diferença importante entre Bitcoin e Bitcoin é que ele não suporta nativamente contratos inteligentes. Se os contratos inteligentes não forem usados, todo desenvolvimento baseado na rede Bitcoin requer o desenvolvimento de mais ferramentas para completar funções semelhantes aos contratos inteligentes. Os contratos inteligentes são um recurso fundamental que permite que aplicativos descentralizados usem o BTC como um ativo ou liquidem transações no Bitcoin L1.

O BTC (ativo digital) tem sido tradicionalmente considerado uma reserva de valor e uma proteção contra a inflação nos voláteis mercados financeiros globais. O advento do BTC proporcionou ao mundo pela primeira vez um ativo global escasso, digital, sem permissão, resistente à censura. O status do BTC como o principal ativo criptográfico nunca foi abalado. Seu valor de mercado atualmente ultrapassa US$ 850 bilhões, e o pico chegou a US$ 1,25 trilhão em novembro de 2021. No entanto, ainda hoje, mais de dez anos depois, o público em geral ainda considera apenas a função do BTC como reserva de valor como o seu principal valor. A menos que o BTC dê início a uma maior evolução e inovação, será difícil para nós vermos o BTC ganhar mais praticidade, e será difícil para o público julgar o seu valor além do entendimento atual.

A camada ecológica do Bitcoin fornece uma solução para este problema. Os ativos BTC são o caso de uso inicial do Bitcoin L1. Se a camada do ecossistema Bitcoin, como o Bitcoin L2, puder executar contratos inteligentes que possam usar o BTC como um ativo, então o Bitcoin L1 poderá manter suas principais vantagens (como segurança, durabilidade e descentralização), ao mesmo tempo que permite experimentos ilimitados em outros Bitcoin ecológicos. camadas. Os aplicativos podem usar BTC como ativo, executar em trilhos L2 e liquidar transações em L1. Esses trilhos L2 fornecerão transações mais rápidas e escaláveis, ao mesmo tempo que herdarão gradualmente a segurança de L1. Isto permite “Construir em Bitcoin” e redefine a tese do Bitcoin como um verdadeiro ativo e infraestrutura para a crescente economia Bitcoin.

Construindo no Ecossistema Bitcoin

Nos últimos anos, o mercado provou que a construção da blockchain Bitcoin apresenta oportunidades e desafios únicos. Ao contrário de outras blockchains, o Bitcoin foi originalmente criado para ser visto como um ativo ou “moeda” e não como uma plataforma de aplicação. Outras blockchains entraram claramente no campo de visão de todos como plataformas de aplicação. Para compreender porque é que o Bitcoin amadurece mais lentamente do que outros ecossistemas, é particularmente importante rever a sua situação inicial:

A rede Bitcoin está aberta a todos, independentemente da formação ou conhecimento técnico. O código Bitcoin é de código aberto e pode ser copiado e modificado. Esta abertura promove uma cultura que incentiva a experimentação, e nenhum grupo ou indivíduo pode ter uma influência decisiva na direção do desenvolvimento da blockchain.

A rede Bitcoin tem interoperabilidade limitada, uma característica que leva aos seus derivados únicos. A rede derivada do Bitcoin é completamente independente, possui seus próprios ativos e não tem “compatibilidade retroativa” com a rede Bitcoin original. Portanto, no seu estado atual, os ativos BTC estão restritos à rede Bitcoin e não podem ser diretamente removidos ou transferidos para outras redes blockchain.

A falta de programabilidade pode criar barreiras significativas à construção. Como o Bitcoin não suporta contratos inteligentes, ele não possui recursos de programação flexíveis, o que restringe seu uso como plataforma de desenvolvimento de aplicativos. Juntamente com as suas severas limitações de desempenho, este é um grande desafio que deve ser enfrentado se o Bitcoin for considerado uma plataforma para construção.

O Bitcoin L1 ainda precisa de ajuda com velocidade e escalabilidade. A rede Bitcoin é muito limitada na rapidez com que pode confirmar transações e na sua capacidade de processar grandes quantidades de dados de transações em um curto período de tempo. Devido à necessidade crítica de garantir a descentralização, o tamanho e a frequência dos registros (também conhecidos como blocos) na blockchain do Bitcoin são limitados. Como um bloco é gerado em média a cada 10 minutos e o tamanho original do bloco é de 1 megabyte, a capacidade de processamento de transações on-chain da rede Bitcoin é afetada por isso, com o tempo médio de confirmação da transação variando de 10 a mais de 30 minutos , o que está longe de não atender às necessidades da maioria das aplicações.

Se você quiser tentar lidar ou melhorar essas características do Bitcoin, primeiro você precisa entender o Trilema Blockchain. Usando este conceito para observar o Bitcoin L1, podemos ver que ele é descentralizado (a) e seguro (b), mas carece de escalabilidade (c) e a velocidade de processamento de transações é de apenas 3 a 3 transações por segundo. Esta limitação destaca a necessidade de encontrar alternativas ou camadas ecológicas adicionais para compensar as deficiências inerentes às redes blockchain.

A necessidade urgente de soluções escaláveis ​​deu origem à rede Ethereum nos seus primeiros dias. Embora o Ethereum careça de segurança e descentralização em comparação com o Bitcoin, o Ethereum fornece soluções de escalabilidade necessárias para o desenvolvimento de aplicativos, como a rede L2 da camada 2 (por exemplo, Arbitrum, OP Mainnet, etc.) e sub-redes (por exemplo, Evergreen do Avalanche), alcançando um crescimento significativo. Em toda a indústria, soluções de compensação semelhantes estão surgindo uma após a outra, e tem havido uma onda de desenvolvimento focada em soluções de escalonamento, incluindo Sharding, Nested Blockchains e State Channels), Supernets (por exemplo, Polygon Edge), App-. Cadeias e redes de segunda camada (também conhecidas como cadeias laterais).

Durante anos, grande parte do foco tem sido no Ethereum e em seu ecossistema Ethereum Virtual Machine (EVM) compatível. No entanto, em 2023, com a última atualização do Bitcoin L1 e o surgimento dos Ordinals, estaremos testemunhando coletivamente uma mudança no foco de toda a indústria. Os desenvolvedores estão voltando sua atenção para o Bitcoin, especialmente para resolver seu problema de escalabilidade – uma parte importante do problema do triângulo impossível L1 do Bitcoin (segurança, descentralização e escalabilidade).

Dimensionamento de Bitcoin: atualização crítica L1

Os principais avanços do Bitcoin em escalabilidade começaram com a atualização Segregated Witness (SegWit) de julho de 2017. A atualização marca uma mudança importante que reduz o tempo de transação e expande o tamanho dos blocos além do limite de 1 MB estabelecido por Satoshi Nakamoto em 2010, separando o código de desbloqueio em uma seção dedicada de cada transação Bitcoin.

SegWit introduziu um método revisado de medição de tamanho de bloco usando "unidades de peso (wu), mais tarde conhecidas como vsize/vbyte, permitindo até 4 milhões de unidades de peso (4wu) por bloco, reduzindo efetivamente o tamanho do bloco. Expande para aproximadamente 4 MB. Esta mudança foi projetada para ser compatível com todas as versões anteriores do Bitcoin Core e melhorar significativamente a eficiência das transações.

Bitcoin: fator de capacidade de tamanho de bloco de 1 MB. Fonte: Glassnode

O SegWit consegue isso dividindo a estrutura de dados, que separa os “dados de testemunha” na transação (incluindo assinaturas e scripts) em uma parte inteiramente nova do bloco Bitcoin, os “dados da transação”, que contém o remetente, detalhes do destinatário etc. A introdução desta estrutura divide o novo tamanho de bloco 4wu (unidade ponderada) nas duas partes seguintes:

Cada byte virtual (vbyte) de dados de testemunha é calculado como 1 unidade de peso (wu) e, comparado aos dados de transação, cada vbyte tem apenas 25% de peso.

Cada byte virtual (vbyte) de dados de transação é calculado como 4 unidades de peso (wu), que é quatro vezes o peso por byte virtual de dados testemunhas.

Como o SegWit é diferente? Fonte: Cointelegraph

Taproot segue o SegWit como outra grande atualização para Bitcoin, sendo ativado em novembro de 2021. Taproot é um soft fork que remove o limite máximo de consumo de dados de testemunha por transação, permitindo velocidades de transação mais rápidas, proteção aprimorada de privacidade por meio de árvores de script alternativas merkelizadas (MAST) e maior segurança por meio de assinaturas de chave Schnorr. Taproot também facilita a negociação de ativos em Bitcoin L1, introduzindo protocolos como Pay-to-Taproot (P2TR) e Taproot Asset Representation Overlay (Taro).

Taro é um protocolo proposto baseado na tecnologia Taproot que suporta a emissão, envio e recebimento de ativos em Bitcoin L1 e Lightning Network. O protocolo lança sua versão Alpha da mainnet em outubro de 2023.

As assinaturas Schnorr permitem a agregação de chaves, introduzindo a capacidade de mesclar várias chaves públicas e assinaturas em uma. Resumindo, combinar múltiplas assinaturas para verificação, em vez de agregar cada assinatura individualmente, aumenta a eficiência da transação.

O MAST aumenta a privacidade ocultando condições predefinidas relacionadas às transações e não publica resultados não utilizados na cadeia. Isso não apenas melhora a privacidade, mas também reduz o volume de transações e, portanto, o uso de dados.

P2TR apresenta um novo método de pagamento Bitcoin através de endereços Taproot.

Essas atualizações L1 lançaram as bases para o desenvolvimento da camada ecológica do Bitcoin, e essas atividades de desenvolvimento foram realizadas silenciosamente nos bastidores. Somente após o lançamento do Inscription o trabalho de construção do Bitcoin voltou a ser o foco de atenção, o que sinalizou. que o Bitcoin pode Uma nova era de extensibilidade e funcionalidade.

Inscrição desencadeia renascimento dos construtores de Bitcoin

Apesar da atualização L1, após o resultado conservador da “guerra do tamanho do bloco” em 2017, a atividade de desenvolvimento do Bitcoin passou por um período de calmaria que durou até 2022. Este ritmo de desenvolvimento relativamente lento deve-se em grande parte ao facto de a maioria dos esforços se concentrar na manutenção do Bitcoin Core L1 e menos atenção ser dada ao desenvolvimento da infra-estrutura mais ampla necessária para construir um amplo ecossistema. Da limitada atividade de desenvolvimento em Bitcoin, ela está concentrada principalmente em ecossistemas emergentes como Stacks (mais de 175 desenvolvedores ativos mensais) e Lightning, e esses ecossistemas representam apenas uma pequena parcela dos desenvolvedores da indústria.

Em dezembro de 2022, com o surgimento do Inscription, o cenário de desenvolvimento do Bitcoin mudou significativamente. Os ordinais permitem a criação de obras de arte digitais imutáveis ​​na cadeia, não apenas reenergizando a comunidade de desenvolvedores de Bitcoin, mas também prevendo que isso se desenvolverá em um mercado avaliado em US$ 4,5 bilhões até 2025. Cada vez mais desenvolvedores não se concentram mais apenas no Ethereum, mas estão expandindo seus horizontes para incluir soluções Bitcoin L2. Este desenvolvimento chave sinaliza um ressurgimento do envolvimento e da atividade inovadora dentro do ecossistema Bitcoin, preparando o terreno para uma nova onda de crescimento e avanço tecnológico.

Número de desenvolvedores Bitcoin ativos por mês. Fonte: Capital Elétrica

A introdução dos Ordinais teve um impacto profundo na rede Bitcoin, especialmente no aumento das taxas de transação. Em comparação com os níveis relativamente modestos de taxas de 1-3 sats/vB em 2022, quando os Ordinais começaram a entrar em foco em maio de 2023, as taxas de transação experimentaram um aumento surpreendente de 20 a 500 vezes. Em dezembro de 2023, a sua taxa de crescimento anual atingiu 280%. Este aumento nos dados demonstra significativamente o aumento acentuado na atividade e no interesse na rede Bitcoin e desempenha um papel fundamental na revitalização da cultura e do ecossistema do construtor Bitcoin. Embora as taxas mais altas ajudem a aumentar o orçamento de segurança de longo prazo do Bitcoin além dos padrões atuais, elas também refletem a crescente demanda por espaço em bloco do Bitcoin.

As taxas médias de transação de Bitcoin atingiram o pico em maio de 2023 devido aos ordinais. Fonte: ycharts

O aumento no uso da rede Bitcoin colocou uma enorme pressão sobre a sua infraestrutura, especialmente no aumento dos custos de transação, ao mesmo tempo que colocou novos desafios à sua acessibilidade e praticidade. Esta evolução torna-se particularmente evidente quando os utilizadores enfrentam taxas elevadas que são desproporcionais ao montante das transações. Por exemplo, uma transação Bitcoin no valor de US$ 100 pode exigir uma taxa de até US$ 50, reduzindo significativamente sua viabilidade econômica. A mesma situação se estende aos canais da Lightning Network, pois fechar um canal com valor de transação semelhante torna-se inviável devido aos custos exorbitantes. Se a taxa de transação for muito alta, como 1.000 sats/vB, a rede enfrentará uma situação mais complicada. Portanto, há uma necessidade urgente de soluções de escalabilidade dentro do ecossistema Bitcoin para atender à crescente demanda e, ao mesmo tempo, manter sua viabilidade de transação.

Inscrições fenomenais reacenderam o interesse dos desenvolvedores no Bitcoin, mas também ampliaram ainda mais as limitações do Bitcoin. Particularmente devido à falta de suporte do Inscription para contratos inteligentes de expressão completa, os desenvolvedores voltaram sua atenção para outras plataformas. Isto destaca a necessidade de soluções de escalabilidade mais sofisticadas dentro do ecossistema Bitcoin para garantir sua utilidade e relevância dentro do cenário financeiro e de blockchain mais amplo.

A necessidade estratégica de soluções de segundo nível

Portanto, as soluções L2 estão se tornando cada vez mais importantes para que a rede Bitcoin alcance melhor funcionalidade e maior sucesso. L2 funciona sobre L1, melhorando a escalabilidade e reduzindo os custos de transação, facilitando canais de transação fora da cadeia. Ao contrário do Ethereum, onde L1 suporta contratos inteligentes de forma independente, o L1 do Bitcoin precisa contar com soluções L2 para fornecer esta funcionalidade devido à ênfase inicial do seu design na segurança e na descentralização. Esta confiança sublinha o papel crítico das soluções L2 na expansão da utilidade do Bitcoin para além das transações básicas, melhorando a sua eficiência, escalabilidade e apelo geral no espaço dos ativos digitais.

Embora as soluções L2 para Bitcoin ainda estejam em seus estágios iniciais de desenvolvimento, elas estão preparadas para um crescimento significativo. Em comparação, opções maduras de escalabilidade L1 alternativas, como Ethereum, e soluções L2, como Polygon, atingiram um nível mais alto de maturidade. Desde 2017, devido aos extensos esforços dos desenvolvedores, essas redes foram equipadas com ferramentas e recursos avançados (como Starknet, ZKSync, etc.), o que se reflete claramente em seus dados TVL, que representam aproximadamente 9,0% do mercado. capitalização para 12,5%. À medida que a tecnologia continua a avançar e a inovar, espera-se que a solução L2 da Bitcoin atinja um nível semelhante de maturidade e possa evoluir para um sistema económico que seja comparável em escala ou mesmo maior do que as soluções L2 existentes. Prevê-se que a solução L2 do Bitcoin será capaz de lidar com um grande número de transações Bitcoin no futuro, potencialmente excedendo 25% de todo o volume de transações Bitcoin. Este será um grande salto em comparação com o uso atual do Bitcoin L1.

Atualização do autor (8 de fevereiro de 2024)

Alguns desenvolvimentos recentes na infraestrutura L1 do Bitcoin visam emular a funcionalidade do contrato inteligente sem a necessidade de construir uma camada dedicada de contrato inteligente. Inovações como Inscrição Recursiva (BRC-420) e OrdiFi, bem como discussões sobre a reativação do recurso “OP_CAT” por meio de um soft fork, têm como objetivo facilitar transações complexas do tipo DeFi que contornam os contratos inteligentes tradicionais.

Deve-se enfatizar aqui novamente que, diferentemente da cadeia compatível com a Máquina Virtual Ethereum (EVM), que atinge a capacidade de composição por meio de uma máquina virtual de uso geral, a estrutura do Bitcoin carece de um mecanismo de contrato inteligente. Esta diferença fundamental exige que os projetos Bitcoin implementem ferramentas adicionais e estratégias de integração mais sofisticadas para fornecer uma experiência de usuário comparável à Ethereum. Isso pode resultar em experimentos em L1 enfrentando desafios de escalabilidade semelhantes aos da rede base. Neste ponto, as aplicações de contratos inteligentes começaram a aparecer no ecossistema em vários graus e é provável que se expandam ainda mais.

Por exemplo, a equipe por trás do BRC-420 lançou recentemente o Merlin Chain, uma solução L2 nativa do Bitcoin projetada para aliviar problemas de escalabilidade. Além disso, a Ordz Games lançou seu primeiro jogo baseado em Bitcoin no ano passado, usando o token BRC-20 $OG, que foi oferecido em uma exchange descentralizada (IDO) no Launchpad do ALEX Lab no início deste ano, com excesso de assinaturas de 81x na forma. de $ORDG. Nas partes subsequentes desta série, mergulharemos detalhadamente nessas inovações, descrevendo a evolução contínua do ecossistema Bitcoin.