GOAT BitVM2 utiliza la red Bitcoin como capa de liquidación y ha construido una red de ordenadores descentralizada como capa de cálculo.
Fuente: GOAT Network
GOAT Network lanzó oficialmente el documento técnico GOAT BitVM2, proponiendo el primer protocolo zkRollup nativo de Bitcoin que se puede implementar. Sobre la base de heredar las ventajas del protocolo BitVM2 original, el protocolo propone una serie de innovaciones, resuelve sistemáticamente sus problemas clave en seguridad, mecanismo de desafío e incentivos económicos, y sienta las bases para la expansión y programabilidad del ecosistema Bitcoin.
El potencial y los obstáculos reales de BitVM2
El protocolo BitVM2, propuesto por Robin Linus y el equipo de ZeroSync en 2024, es un camino innovador que permite verificar cualquier cálculo en la cadena sin modificar el protocolo principal de Bitcoin, abriendo posibilidades para zkRollup de Bitcoin y puentes entre cadenas. Sin embargo, en el camino hacia su aplicación práctica, existen las siguientes cuestiones clave para utilizar BitVM2 en puentes entre cadenas de nivel de producción:
- Operador (Operator) Ataque de doble gasto: actualmente BitVM2 permite a los operadores enviar estados verificables pero que en realidad son fraudulentos (por ejemplo, provenientes de una cadena bifurcada), lo que puede activar el riesgo de un ataque de doble gasto cuando los usuarios retiran moneda.
- Desafíos en la eficiencia del proceso: el mecanismo actual utiliza un modelo de garantía uno a uno de (, desafía la relación ), y el ciclo de desafío es largo, lo que resulta en altos costos de cálculo y coordinación. Al mismo tiempo, no admite montos de retiro flexibles, lo que reduce la eficiencia del capital y la experiencia del usuario.
- Falta de un mecanismo de incentivos efectivo: el protocolo carece de incentivos efectivos para impulsar la participación de los diversos roles en el ecosistema Rollup, especialmente los retadores, que en la mayoría de los casos no reciben recompensas, lo que reduce su disposición a iniciar desafíos de forma honesta y oportuna. En los sistemas que dependen de incentivos de crowdfunding, también puede surgir el problema de que las recompensas se distribuyan a los participantes incorrectos, debilitando aún más la precisión y efectividad de los incentivos.
GOAT BitVM2: Tres innovaciones en mecanismos
GOAT Network, desde una perspectiva de ingeniería, ha lanzado la solución mejorada GOAT BitVM2 y la ha implementado como el sistema de ejecución central de GOAT Network, llevando por primera vez el zkRollup de Bitcoin a la práctica. Esta solución se basa en mejoras fundamentales en tres mecanismos:
1. Capa de Seguridad Criptoeconómica (Cryptoeconomic Security Layer)
La combinación de la verificación de Script nativo de Bitcoin y el mecanismo de doble penalización de la capa de consenso de GOAT aumenta considerablemente el costo de la mala conducta de los operadores. Este mecanismo también mantiene un grupo de operadores de tamaño razonable, asegurando una alta actividad del sistema bajo la suposición de “nodo honesto 1-de-n”.
2. Mecanismo de Desafío Rápido (Resolución Acelerada de Disputas)
Adoptando un mecanismo de rotación de desafiantes en múltiples rondas, se ha reducido drásticamente el ciclo de procesamiento de desafíos, lo que reduce el tiempo de efectividad final a menos de 1 día.
3. Modelo Económico de Desafío Alineado por Incentivos (Incentive-Aligned Challenge Economy)
Los desafiantes exitosos pueden obtener una “recompensa por fraude” compuesta por el depósito de los proponentes malintencionados. Este mecanismo aumenta la tasa de participación en los desafíos y alinea la economía de los comportamientos desafiantes con el riesgo de mala conducta de los operadores.
Modelo de Operador General: Reconstrucción integrada de la economía y la arquitectura
Para implementar el mecanismo mencionado, GOAT Network fusiona y reestructura el complejo sistema de roles separado en BitVM2.
En la arquitectura tradicional de BitVM2, el sistema Rollup incluye varios roles, como el secuenciador (Sequencer), el retador (Challenger), el operador (Operator) y los miembros del comité (Committee), entre otros. Dado que estos roles presentan diferencias significativas en responsabilidades y costos, diseñar un modelo económico y un mecanismo de incentivos para Rollup que sea justo y eficiente se convierte en una tarea sumamente desafiante.
La innovación central de GOAT Network radica en unificar estos roles en una sola identidad: el Operador Universal (Universal Operator, abreviado como Operador), y a través de un mecanismo de rotación de roles, permite que todos los participantes asuman diferentes responsabilidades en diferentes momentos. Todos los operadores deben hacer staking en L2, y en cada ronda se les asignará un rol específico, lo que conlleva las siguientes cuatro grandes ventajas:
- Equilibrio entre ingresos y costos: La red GOAT asegura un equilibrio relativo entre ingresos y gastos a largo plazo al rotar a los operadores entre roles de ganancias y roles de altos costos, evitando que algunos operadores asuman costos de cálculo altos a largo plazo.
- Mecanismo de incentivos alineados: el mecanismo de subsidio cruzado entre diferentes roles suaviza la volatilidad de los ingresos, incentivando a los operadores a participar honestamente en cualquier rol.
- Reducir la barrera de entrada: los nodos pequeños y medianos no necesitan asumir continuamente roles de alto costo, lo que les permite participar fácilmente y aumentar el nivel de Descentralización y apertura del sistema.
- Mejorar la resiliencia del sistema: incluso si un operador individual pierde la conexión, el sistema puede seguir funcionando mediante la asignación flexible de roles, evitando la dependencia de un único punto.
En resumen, GOAT Network unifica los roles de comportamiento como el secuenciador, el calculador y el retador en un grupo de roles compuesto por operadores de participación, todos los cuales se turnan para asumir responsabilidades y estar sujetos al mecanismo de castigo. Los proponentes serán penalizados por presentar un estado fraudulento, al igual que los impugnadores que no hagan su trabajo o impugnen de mala fe. Este mecanismo garantiza que el comportamiento honesto sea económicamente óptimo, al tiempo que reduce el riesgo de centralización al evitar la concentración a largo plazo de roles en manos de individuos específicos a través de un mecanismo de rotación claro.
Visión general de la arquitectura del protocolo: Un ciclo cerrado construido en torno a operadores generales
Esta arquitectura no solo debe abarcar el proceso de entrada y salida de activos entre cadenas (Bridge-In & Bridge-Out), sino que también debe lograr la presentación confiable del conjunto de ordenadores, la coordinación en cadena del proceso de desafío, así como la generación y verificación eficientes de pruebas zk. A continuación se presentan los componentes centrales de la arquitectura del protocolo GOAT BitVM2:
Modelo de Operador Universal (Universal Operator Model)
En GOAT BitVM2, cada operador general ejecuta el mismo software y apuesta BTC para calificar para la participación. A través de rotaciones determinísticas o mecanismos aleatorios basados en el peso de la apuesta, estos operadores asumen alternativamente los siguientes roles: ordenadores (Sequencer, encargado de crear bloques), probadores (Prover, que genera pruebas zkSNARK), publicadores (Publisher, que envía datos de estado a L1) y desafiadores (Challenger, utilizado para cuestionar estados fraudulentos). Cada operador experimentará roles que son tanto lucrativos como costosos, evitando así la concentración de roles y mejorando la tolerancia a fallos del sistema a través de la diversidad.
Proceso de ingreso y egreso de fondos (Bridge-in y Bridge-out)
- Depósito (Deposit): El usuario bloquea BTC y obtiene PegBTC en L2.
- Retiro (Withdraw/Peg-out): No es necesario depender de la verificación L1 de los complejos scripts de retiro de BitVM2. En cambio, GOAT utiliza un mecanismo de intercambio atómico (Atomic Swap) para completar el proceso de retiro directamente con el operador, al mismo tiempo que combina un protocolo antifraude para garantizar la seguridad y fiabilidad.
Compromiso del Conjunto de Ordenadores (Sequencer Set Commitment)
- El operador envía la raíz Merkle de su conjunto de claves públicas a través de OP_RETURN de la cadena principal de Bitcoin.
- L2 utiliza la función de introspección de transacciones (Transaction Introspection) para verificar el estado histórico de BTC y emparejarlo con el conjunto de ordenadores en L1. Este diseño no requiere modificar las reglas de consenso de Bitcoin, mientras que logra una fuerte alineación con el estado nativo de BTC.
Manejo eficiente de disputas y potenciación del rendimiento zkMIPS
Para que el zkRollup nativo de Bitcoin sea viable, debe contar con un sistema eficiente de detección de fraudes y resolución de disputas. GOAT BitVM2 ha realizado el siguiente diseño en cuanto a modelos de desafío y rendimiento de pruebas:
Mecanismo de Selección de Retadores Aleatorios de Varios Rondas (Multi-Round Random Challenger Selection)
Cuando se necesita un retador (como en el proceso de reembolso del operador), el sistema seleccionará aleatoriamente un retador de todos los nodos ya apostados. Si ese retador no inicia el desafío a tiempo, el sistema seleccionará aleatoriamente un nuevo retador como reemplazo. Si el nuevo retador identifica con éxito el fraude y inicia el desafío, todos los retadores anteriores que no cumplieron con su función serán castigados (la apuesta será confiscada). Es importante destacar que cualquier persona puede iniciar un desafío en cualquier ronda, por lo que se mantiene la seguridad de la suposición de “1 de n participantes honestos”.
Además, la asignación aleatoria de roles y un mecanismo de staking completamente penalizable previenen eficazmente comportamientos como ataques de soborno, extorsión estilo rescate y perturbaciones maliciosas.
Ejecución en cadena y fuera de cadena (On-Chain and Off-Chain Execution)
La mayoría de la lógica de cálculo (como la generación de ZKP, la verificación de fraudes, los scripts de interacción de BitVM2, etc.) se ejecuta en L2, solo subiendo el resultado final (envío de estado, procesamiento de desafíos, operaciones de confiscación, etc.) a L1. Este diseño reduce significativamente los costos de Gas en la cadena, al mismo tiempo que asegura la verificabilidad de todo el sistema.
Mejora del rendimiento de ZKP: zkMIPS desarrollado internamente
El zkMIPS autodesarrollado por GOAT es un zkVM compatible con el conjunto de instrucciones MIPS, optimizado para el backend STARK/SNARK. Al procesar múltiples bloques en lotes y generar una prueba unificada periódicamente (por ejemplo, cada hora), el probador de GOAT logra una alta eficiencia de costos. En los desafíos, también se puede utilizar el método de «tabla de verdad» de BitVM2 para localizar posiciones de disputa y así resolver rápidamente las controversias.
Resumen
Comparado con el BitVM2 original: más rápido, más estable, más práctico
GOAT BitVM2 utiliza la red Bitcoin como capa de liquidación y construye una red de secuenciador descentralizada como capa informática. Bajo la suposición de “1 de n participantes honestos”, el esquema resuelve con éxito problemas clave en BitVM2, como retiros de cantidades flexibles e incentivos insuficientes para los competidores. Para acelerar la verificación optimista, GOAT ha introducido un mecanismo de impugnación de múltiples rondas para mejorar en gran medida la eficiencia y la eficacia de la detección de fraudes. Además, combinado con la capacidad de zkMIPS para generar pruebas ZK de manera eficiente, GOAT BitVM2 se ha convertido en el protocolo zkRollup más seguro y de mayor rendimiento en el ecosistema actual de Bitcoin, lo que se espera que acelere significativamente la implementación real de BitVM2 en el mercado.
No solo ha logrado avances en la arquitectura técnica, sino que GOAT BitVM2 también ha construido un poderoso sistema económico basado en la rotación de operadores generales. Este sistema asegura que las responsabilidades de los ordenadores, verificadores, desafiantes y publicadores se distribuyan de manera justa entre todos los stakers. A través de la distribución de tarifas de transacción, recompensas por fraude y mecanismos de penalización, el protocolo promueve comportamientos honestos y a la vez castiga económicamente las acciones maliciosas, creando así un ecosistema descentralizado sostenible, justo y resiliente.
GOAT BitVM2 como el primer protocolo de zkRollup de Bitcoin realmente implementado, logró:
- Seguridad nativa y compatibilidad sin bifurcaciones duras
- Mecanismo de desafío rápido
- Reestructuración de incentivos económicos
- Motor de prueba de conocimiento cero eficiente
- BitVM2 pasa del modelo teórico a la práctica de ingeniería
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