Bitcoin está prestes a obter Rollups de Conhecimento Zero (ZK). Recentemente, dois projetos diferentes deram vida a esse desenvolvimento, um desenvolvimento que poderia não apenas ajudar o Bitcoin a escalar ainda mais, mas também fornecer garantias adicionais de privacidade aos usuários que decidirem usá-lo.
A Chainway anunciou na semana passada o código aberto de seu Adaptador de Disponibilidade de Dados (DA), uma tecnologia que permite aos desenvolvedores aproveitar a segurança e a finalidade do Bitcoin para desenvolver Rollups usando o Sovereign Software Development Kit (SDK). Sovereign fornece aos desenvolvedores um serviço integrado para a construção de diferentes tipos de Rollups, enquanto o lançamento da Chainway visa habilitar o primeiro ZK Rollup do Bitcoin.
Kasar Labs, em parceria com Taproot Wizards, coincidentemente lançou um adaptador DA para Bitcoin ao mesmo tempo. O adaptador permite que os desenvolvedores conectem a pilha Madara ao Bitcoin para executar Starknet Rollups baseados na linguagem de programação Cairo criada pela StarkWare.
O que é ZK Rollup?
Os rollups agrupam e publicam transações Bitcoin não padrão (como aquelas de certas cadeias laterais) em blocos no blockchain subjacente (como Bitcoin). Isto reduz enormemente o custo computacional de verificação dessas transações, ao mesmo tempo que se beneficia, até certo ponto, da segurança dos blockchains da Camada 1. Nesse sentido, existem transações Rollup no Bitcoin. Os usuários então executariam um nó para essa sidechain, que saberia como interpretar os dados postados no Bitcoin e construir saldos de contas. No entanto, isso significa que todos precisam de um nó completo executando esse outro protocolo, que não é escalável. É aqui que entra o ZK.
ZK Rollup utiliza provas de conhecimento zero, uma prova criptográfica que garante integridade computacional sem comprometer a privacidade. Permite ao provador provar ao verificador a exatidão de uma afirmação computacional com certeza matemática, sem revelar os detalhes da informação específica usada para calcular a prova. No contexto do Rollup, isto é muito importante porque requer apenas que o observador conheça a prova final para verificar essas declarações ou transações. O uso de provas ZK permite que as pessoas que usam o Rollup obtenham provas do estado mais recente do Bitcoin com certeza matemática, mantendo total privacidade.
Os benefícios do ZK Rollup incluem a não necessidade de os usuários estarem online para receber pagamentos, apenas dados de pagamento em cadeia sempre que possível, não há necessidade de gerenciar a liquidez e não há dependência das baixas taxas da camada base do Bitcoin. Além disso, usando o ZK Rollup, os desenvolvedores podem adicionar qualquer ambiente de programação desejado ao Bitcoin, como contratos inteligentes completos de Turing.
As provas ZK usam duas técnicas matemáticas principais: SNARKs e STARKs. O primeiro, argumentos de conhecimento concisos e não interativos, é anterior ao último e é usado em criptomoedas como o Zcash, proporcionando aos usuários um alto nível de privacidade. Argumentos de conhecimento transparente e escalável foram desenvolvidos posteriormente para fornecer melhor segurança e escalabilidade além da privacidade desejada. Isso ocorre porque o SNARK depende de uma configuração confiável para gerar provas, enquanto o STARK pretende ser completamente confiável. Finalmente, os SNARKs são suscetíveis à computação quântica, mas os STARKs são quânticos seguros.
Dado o histórico de quase fracasso do Bitcoin e a resistência a reorganizações profundas, é a criptomoeda mais adequada para transações rollup, que dependem da cadeia principal para acessar dados críticos que os usuários precisam gastar. A cadeia principal também garante que o Rollup permaneça ativo e disponível.
Para implementar corretamente o ZK Rollup no Bitcoin e permitir que os usuários conectem seu Bitcoin entre Rollups sem confiança, é necessário um soft fork do Bitcoin. Este soft fork adicionará um novo opcode à criptomoeda mais antiga, tornando o próprio Bitcoin ciente e capaz de verificar as provas ZK. Se isso acontecer, os usuários só precisam executar um nó Bitcoin para poder verificar com credibilidade a prova emitida por um rollup específico, aprender sobre sua conta e saldo e poder sacar fundos do rollup.
Os dois projetos mencionados na primeira parte não pressupõem que o Bitcoin sofrerá mudanças de consenso. Em vez disso, eles aproveitam o protocolo Ordinals para evitar a necessidade de novos opcodes. Mais especificamente, eles aproveitam o conceito de envelopes inscritos introduzido pelos Ordinals, uma inovação que permite aos desenvolvedores e usuários encapsular qualquer tipo de dados usando flags específicos e alguns opcodes. Na inscrição Ordinal, este sinal é “ord”.
Os sinalizadores e códigos de operação no início do envelope têm um duplo propósito. Primeiro, eles informam aos nós do Bitcoin que podem pular envelopes de informações que não são relevantes para a rede Bitcoin. Em segundo lugar, têm o efeito oposto nos utilizadores e aplicações que conhecem o envelope, informando-lhes que contém conteúdo do seu interesse. No caso do ZK Rollup, os usuários podem escanear blocos Bitcoin em busca desses envelopes, saber o status mais recente do rollup e usar provas ZK para verificação matemática.
Agora que entendemos as provas ZK, vamos retornar aos dois projetos mencionados anteriormente e explorar os aspectos únicos de seu design.
SOBERANO
O próprio Sovereign SDK tem três objetivos principais. Primeiro, seu objetivo é fornecer uma interface padrão para comunicação entre o Rollup e a camada DA, facilitando a implantação do Rollup na nova camada DA e permitindo que novas cadeias suportem o Rollup existente. Segundo, ele se integra a um compilador criptográfico para converter a lógica de negócios do código em um formato verificável criptograficamente. Finalmente, ele fornece implementações padrão de primitivos de blockchain comuns, como tokens, tokens não fungíveis e pontes entre cadeias.
Conforme mencionado anteriormente, o adaptador DA da Chainway foi projetado para facilitar a conexão de aplicativos criados usando o Sovereign SDK ao Bitcoin. Em outras palavras, o adaptador permite que o Sovereign Rollup utilize Bitcoin como sua camada DA, o que não era possível antes. A disponibilidade de dados é crítica para o Rollup, pois permite a verificação confiável de cálculos realizados fora da cadeia principal e é um requisito para que os usuários possam verificar ou modificar seus saldos e retirar fundos do Rollup.
Para que as transações do Sovereign Rollup sejam incluídas nos blocos Bitcoin, os usuários passam suas transações para o que é chamado de sequenciador. O sequenciador é executado pela própria fundação no design do adaptador DA da Chainway e é responsável por estabelecer essa conexão entre a cadeia lateral e o Bitcoin, garantindo que todas as transações passadas pelos usuários sejam publicadas no Bitcoin na forma de provas ZK.
Isso parece um pouco centralizado, e é. No entanto, dada a existência de tecnologia de prova de validade conhecida como ZK-STARKs, os sequenciadores não podem realmente agir maliciosamente. Isso ocorre porque o atestado confirma de forma privada a legitimidade da transação e pode ser verificado por qualquer pessoa. Por exemplo, os sequenciadores não podem apropriar-se indevidamente de fundos de usuários ou realizar transações não autorizadas. No entanto, eles poderiam, teoricamente, censurar as transações de um usuário, não incluindo-as nos blocos Bitcoin e retendo esses dados. Se isso acontecer, os usuários podem optar por publicar seus dados de transação no Bitcoin, gravando essas informações no Bitcoin.
Chainway disse que no futuro eles planejam implementar a classificação descentralizada por meio de um pequeno conjunto de classificadores, e a participação será sem permissão e baseada em estaqueamento.
###STARKNET
Assim como o Sovereign, o Starknet também foi projetado para permitir a construção de Rollups. No entanto, Starknet é um ecossistema mais opinativo que inclui componentes claros como Cairo, CairoVM e Madara com os quais os desenvolvedores podem construir.
Starknet é um ZK Rollup atualmente em execução no Ethereum, o que significa que o Rollup depende do blockchain criado por Vitalik Buterin como sua camada DA. Ele aproveita as provas STARK para fornecer aos usuários as premissas de privacidade e segurança necessárias, bem como melhorar a escalabilidade e reduzir os custos de transação agrupando as transações em lote antes de publicar as provas e novos estados na Camada 1. Cairo é uma linguagem de programação Turing-completa para escrever programas comprováveis, nos quais uma parte pode provar a outra parte que um determinado cálculo foi executado corretamente sem exigir que essa parte execute novamente o mesmo programa. É a primeira plataforma de nível de produção para gerar provas STARK para computação geral.
A máquina virtual Cairo recebe o bytecode gerado pelo compilador e o executa no computador. A saída da execução é um rastro do programa, que pode então ser enviado ao gerador de provas STARK para provar a validade das declarações expressas no código do Cairo.
Madara é um sequenciador para a pilha Starknet, ajudando os desenvolvedores a oferecer suporte ao ZK Rollup baseado em Starknet.
Até recentemente, todas essas pilhas de software estavam disponíveis apenas no Ethereum. Agora, Kasar Labs e Taproot Wizards lançaram um adaptador DA para Bitcoin, projetado para permitir que os desenvolvedores ancorem Rollups construídos usando a versão de código aberto do Starknet à rede de criptomoeda original e mais segura.
O Bitcoin precisa do ZK Rollup?
Essencialmente, o Bitcoin não precisa disso. Funciona muito bem em seu estado atual e não há muitos motivos para pensar que o Bitcoin precise de grandes mudanças. Por outro lado, a escalabilidade é uma necessidade real, e tecnologias como a Lightning Network provaram ser extremamente úteis ao permitir uma maior participação de utilizadores que de outra forma não seriam capazes de participar nas transações económicas Bitcoin.
ZK Rollup oferece uma maneira de olhar para o Bitcoin de uma perspectiva diferente. Os dois projetos mencionados acima não exigem quaisquer alterações reais no Bitcoin em si, mas serão necessárias mudanças de consenso através da introdução de novos opcodes para que a funcionalidade completa desta tecnologia seja realizada. Atualmente, parece que esta pesquisa de tecnologia Rollup baseada em conhecimento zero está tentando ultrapassar os limites potenciais do Bitcoin, o que é bom para expandir a base de usuários do Bitcoin, assim como a Lightning Network.
Semelhante à Lightning Network, o Rollup funciona mesclando várias transações e publicando um único feed de informações no Bitcoin. É claro que o ZK Rollup adota uma abordagem muito diferente da Lightning Network, e com razão. A tecnologia não tenta competir com a comprovada segunda camada de pagamentos baratos que os usuários de Bitcoin já adoram. Em vez disso, o Rollup concentra-se em outros problemas e tenta fornecer outras soluções.
Para aqueles que querem fazer mais com o Bitcoin, esta tecnologia de escalonamento, que pode finalmente permitir cálculos privados e complexos e contar com provas matemáticas, parece atraente. Mesmo assim, a ponte completamente confiável do Bitcoin dentro e fora do Rollup dependerá deste opcode. Mas mesmo assim, a ideia está aí.
Não está claro se o ZK Rollup ganhará alguma força no Bitcoin. O Bitcoin já possui uma cadeia lateral e a Liquid está ativa no Bitcoin há vários anos, mas seu volume de transações ainda é modesto. Pode-se dizer que no caso do Liquid a presença do modelo federado é uma desvantagem, enquanto o ZK Rollup tem mais vantagens neste caso. Talvez o Rollup possa sofrer o mesmo destino que o Liquid, ou seja, baixo volume de negociação e juros baixos, já que os usuários do Bitcoin continuam a optar por simplesmente “HODL Bitcoin e aguentar”. Ou poderia abrir um novo capítulo no desenvolvimento e uso do Bitcoin.
Quer o resultado final seja o sucesso ou o fracasso, explorar o desenvolvimento destes estudos de alta qualidade é um esforço natural e necessário. Não importa o resultado, você pode aprender algo novo com isso. Independentemente disso, uma coisa é certa – o Bitcoin continuará a gerar hash e gerar blocos, permitindo que todos os usuários desfrutem da certeza monetária do dinheiro forte sem ter que se preocupar com nenhuma dessas coisas.
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Explicação detalhada da solução de adaptador de camada Bitcoin DA Chainway e Kasar Labs: Como ajudar o Bitcoin a implementar o ZK Rollup?
Escrito por: Namcios
Compilado por: Deep Wave TechFlow
Bitcoin está prestes a obter Rollups de Conhecimento Zero (ZK). Recentemente, dois projetos diferentes deram vida a esse desenvolvimento, um desenvolvimento que poderia não apenas ajudar o Bitcoin a escalar ainda mais, mas também fornecer garantias adicionais de privacidade aos usuários que decidirem usá-lo.
A Chainway anunciou na semana passada o código aberto de seu Adaptador de Disponibilidade de Dados (DA), uma tecnologia que permite aos desenvolvedores aproveitar a segurança e a finalidade do Bitcoin para desenvolver Rollups usando o Sovereign Software Development Kit (SDK). Sovereign fornece aos desenvolvedores um serviço integrado para a construção de diferentes tipos de Rollups, enquanto o lançamento da Chainway visa habilitar o primeiro ZK Rollup do Bitcoin.
Kasar Labs, em parceria com Taproot Wizards, coincidentemente lançou um adaptador DA para Bitcoin ao mesmo tempo. O adaptador permite que os desenvolvedores conectem a pilha Madara ao Bitcoin para executar Starknet Rollups baseados na linguagem de programação Cairo criada pela StarkWare.
O que é ZK Rollup?
Os rollups agrupam e publicam transações Bitcoin não padrão (como aquelas de certas cadeias laterais) em blocos no blockchain subjacente (como Bitcoin). Isto reduz enormemente o custo computacional de verificação dessas transações, ao mesmo tempo que se beneficia, até certo ponto, da segurança dos blockchains da Camada 1. Nesse sentido, existem transações Rollup no Bitcoin. Os usuários então executariam um nó para essa sidechain, que saberia como interpretar os dados postados no Bitcoin e construir saldos de contas. No entanto, isso significa que todos precisam de um nó completo executando esse outro protocolo, que não é escalável. É aqui que entra o ZK.
ZK Rollup utiliza provas de conhecimento zero, uma prova criptográfica que garante integridade computacional sem comprometer a privacidade. Permite ao provador provar ao verificador a exatidão de uma afirmação computacional com certeza matemática, sem revelar os detalhes da informação específica usada para calcular a prova. No contexto do Rollup, isto é muito importante porque requer apenas que o observador conheça a prova final para verificar essas declarações ou transações. O uso de provas ZK permite que as pessoas que usam o Rollup obtenham provas do estado mais recente do Bitcoin com certeza matemática, mantendo total privacidade.
Os benefícios do ZK Rollup incluem a não necessidade de os usuários estarem online para receber pagamentos, apenas dados de pagamento em cadeia sempre que possível, não há necessidade de gerenciar a liquidez e não há dependência das baixas taxas da camada base do Bitcoin. Além disso, usando o ZK Rollup, os desenvolvedores podem adicionar qualquer ambiente de programação desejado ao Bitcoin, como contratos inteligentes completos de Turing.
As provas ZK usam duas técnicas matemáticas principais: SNARKs e STARKs. O primeiro, argumentos de conhecimento concisos e não interativos, é anterior ao último e é usado em criptomoedas como o Zcash, proporcionando aos usuários um alto nível de privacidade. Argumentos de conhecimento transparente e escalável foram desenvolvidos posteriormente para fornecer melhor segurança e escalabilidade além da privacidade desejada. Isso ocorre porque o SNARK depende de uma configuração confiável para gerar provas, enquanto o STARK pretende ser completamente confiável. Finalmente, os SNARKs são suscetíveis à computação quântica, mas os STARKs são quânticos seguros.
Dado o histórico de quase fracasso do Bitcoin e a resistência a reorganizações profundas, é a criptomoeda mais adequada para transações rollup, que dependem da cadeia principal para acessar dados críticos que os usuários precisam gastar. A cadeia principal também garante que o Rollup permaneça ativo e disponível.
Para implementar corretamente o ZK Rollup no Bitcoin e permitir que os usuários conectem seu Bitcoin entre Rollups sem confiança, é necessário um soft fork do Bitcoin. Este soft fork adicionará um novo opcode à criptomoeda mais antiga, tornando o próprio Bitcoin ciente e capaz de verificar as provas ZK. Se isso acontecer, os usuários só precisam executar um nó Bitcoin para poder verificar com credibilidade a prova emitida por um rollup específico, aprender sobre sua conta e saldo e poder sacar fundos do rollup.
Os dois projetos mencionados na primeira parte não pressupõem que o Bitcoin sofrerá mudanças de consenso. Em vez disso, eles aproveitam o protocolo Ordinals para evitar a necessidade de novos opcodes. Mais especificamente, eles aproveitam o conceito de envelopes inscritos introduzido pelos Ordinals, uma inovação que permite aos desenvolvedores e usuários encapsular qualquer tipo de dados usando flags específicos e alguns opcodes. Na inscrição Ordinal, este sinal é “ord”.
Os sinalizadores e códigos de operação no início do envelope têm um duplo propósito. Primeiro, eles informam aos nós do Bitcoin que podem pular envelopes de informações que não são relevantes para a rede Bitcoin. Em segundo lugar, têm o efeito oposto nos utilizadores e aplicações que conhecem o envelope, informando-lhes que contém conteúdo do seu interesse. No caso do ZK Rollup, os usuários podem escanear blocos Bitcoin em busca desses envelopes, saber o status mais recente do rollup e usar provas ZK para verificação matemática.
Agora que entendemos as provas ZK, vamos retornar aos dois projetos mencionados anteriormente e explorar os aspectos únicos de seu design.
SOBERANO
O próprio Sovereign SDK tem três objetivos principais. Primeiro, seu objetivo é fornecer uma interface padrão para comunicação entre o Rollup e a camada DA, facilitando a implantação do Rollup na nova camada DA e permitindo que novas cadeias suportem o Rollup existente. Segundo, ele se integra a um compilador criptográfico para converter a lógica de negócios do código em um formato verificável criptograficamente. Finalmente, ele fornece implementações padrão de primitivos de blockchain comuns, como tokens, tokens não fungíveis e pontes entre cadeias.
Conforme mencionado anteriormente, o adaptador DA da Chainway foi projetado para facilitar a conexão de aplicativos criados usando o Sovereign SDK ao Bitcoin. Em outras palavras, o adaptador permite que o Sovereign Rollup utilize Bitcoin como sua camada DA, o que não era possível antes. A disponibilidade de dados é crítica para o Rollup, pois permite a verificação confiável de cálculos realizados fora da cadeia principal e é um requisito para que os usuários possam verificar ou modificar seus saldos e retirar fundos do Rollup.
Para que as transações do Sovereign Rollup sejam incluídas nos blocos Bitcoin, os usuários passam suas transações para o que é chamado de sequenciador. O sequenciador é executado pela própria fundação no design do adaptador DA da Chainway e é responsável por estabelecer essa conexão entre a cadeia lateral e o Bitcoin, garantindo que todas as transações passadas pelos usuários sejam publicadas no Bitcoin na forma de provas ZK.
Isso parece um pouco centralizado, e é. No entanto, dada a existência de tecnologia de prova de validade conhecida como ZK-STARKs, os sequenciadores não podem realmente agir maliciosamente. Isso ocorre porque o atestado confirma de forma privada a legitimidade da transação e pode ser verificado por qualquer pessoa. Por exemplo, os sequenciadores não podem apropriar-se indevidamente de fundos de usuários ou realizar transações não autorizadas. No entanto, eles poderiam, teoricamente, censurar as transações de um usuário, não incluindo-as nos blocos Bitcoin e retendo esses dados. Se isso acontecer, os usuários podem optar por publicar seus dados de transação no Bitcoin, gravando essas informações no Bitcoin.
Chainway disse que no futuro eles planejam implementar a classificação descentralizada por meio de um pequeno conjunto de classificadores, e a participação será sem permissão e baseada em estaqueamento.
###STARKNET
Assim como o Sovereign, o Starknet também foi projetado para permitir a construção de Rollups. No entanto, Starknet é um ecossistema mais opinativo que inclui componentes claros como Cairo, CairoVM e Madara com os quais os desenvolvedores podem construir.
Starknet é um ZK Rollup atualmente em execução no Ethereum, o que significa que o Rollup depende do blockchain criado por Vitalik Buterin como sua camada DA. Ele aproveita as provas STARK para fornecer aos usuários as premissas de privacidade e segurança necessárias, bem como melhorar a escalabilidade e reduzir os custos de transação agrupando as transações em lote antes de publicar as provas e novos estados na Camada 1. Cairo é uma linguagem de programação Turing-completa para escrever programas comprováveis, nos quais uma parte pode provar a outra parte que um determinado cálculo foi executado corretamente sem exigir que essa parte execute novamente o mesmo programa. É a primeira plataforma de nível de produção para gerar provas STARK para computação geral.
A máquina virtual Cairo recebe o bytecode gerado pelo compilador e o executa no computador. A saída da execução é um rastro do programa, que pode então ser enviado ao gerador de provas STARK para provar a validade das declarações expressas no código do Cairo.
Madara é um sequenciador para a pilha Starknet, ajudando os desenvolvedores a oferecer suporte ao ZK Rollup baseado em Starknet.
Até recentemente, todas essas pilhas de software estavam disponíveis apenas no Ethereum. Agora, Kasar Labs e Taproot Wizards lançaram um adaptador DA para Bitcoin, projetado para permitir que os desenvolvedores ancorem Rollups construídos usando a versão de código aberto do Starknet à rede de criptomoeda original e mais segura.
O Bitcoin precisa do ZK Rollup?
Essencialmente, o Bitcoin não precisa disso. Funciona muito bem em seu estado atual e não há muitos motivos para pensar que o Bitcoin precise de grandes mudanças. Por outro lado, a escalabilidade é uma necessidade real, e tecnologias como a Lightning Network provaram ser extremamente úteis ao permitir uma maior participação de utilizadores que de outra forma não seriam capazes de participar nas transações económicas Bitcoin.
ZK Rollup oferece uma maneira de olhar para o Bitcoin de uma perspectiva diferente. Os dois projetos mencionados acima não exigem quaisquer alterações reais no Bitcoin em si, mas serão necessárias mudanças de consenso através da introdução de novos opcodes para que a funcionalidade completa desta tecnologia seja realizada. Atualmente, parece que esta pesquisa de tecnologia Rollup baseada em conhecimento zero está tentando ultrapassar os limites potenciais do Bitcoin, o que é bom para expandir a base de usuários do Bitcoin, assim como a Lightning Network.
Semelhante à Lightning Network, o Rollup funciona mesclando várias transações e publicando um único feed de informações no Bitcoin. É claro que o ZK Rollup adota uma abordagem muito diferente da Lightning Network, e com razão. A tecnologia não tenta competir com a comprovada segunda camada de pagamentos baratos que os usuários de Bitcoin já adoram. Em vez disso, o Rollup concentra-se em outros problemas e tenta fornecer outras soluções.
Para aqueles que querem fazer mais com o Bitcoin, esta tecnologia de escalonamento, que pode finalmente permitir cálculos privados e complexos e contar com provas matemáticas, parece atraente. Mesmo assim, a ponte completamente confiável do Bitcoin dentro e fora do Rollup dependerá deste opcode. Mas mesmo assim, a ideia está aí.
Não está claro se o ZK Rollup ganhará alguma força no Bitcoin. O Bitcoin já possui uma cadeia lateral e a Liquid está ativa no Bitcoin há vários anos, mas seu volume de transações ainda é modesto. Pode-se dizer que no caso do Liquid a presença do modelo federado é uma desvantagem, enquanto o ZK Rollup tem mais vantagens neste caso. Talvez o Rollup possa sofrer o mesmo destino que o Liquid, ou seja, baixo volume de negociação e juros baixos, já que os usuários do Bitcoin continuam a optar por simplesmente “HODL Bitcoin e aguentar”. Ou poderia abrir um novo capítulo no desenvolvimento e uso do Bitcoin.
Quer o resultado final seja o sucesso ou o fracasso, explorar o desenvolvimento destes estudos de alta qualidade é um esforço natural e necessário. Não importa o resultado, você pode aprender algo novo com isso. Independentemente disso, uma coisa é certa – o Bitcoin continuará a gerar hash e gerar blocos, permitindo que todos os usuários desfrutem da certeza monetária do dinheiro forte sem ter que se preocupar com nenhuma dessas coisas.