GOAT BitVM2 utiliza a rede Bitcoin como camada de liquidação e construiu uma rede de ordenadores descentralizada como camada de cálculo.
Fonte: GOAT Network
A GOAT Network lançou oficialmente o white paper do GOAT BitVM2, que apresenta o primeiro protocolo zkRollup nativo do Bitcoin que pode ser implementado. Este protocolo, além de herdar as vantagens do protocolo original BitVM2, propõe várias inovações, solucionando de forma sistemática questões críticas relacionadas à segurança, mecanismos de desafio e incentivos econômicos, estabelecendo uma base para a escalabilidade e programabilidade do ecossistema Bitcoin.
O potencial e os gargalos reais do BitVM2
Proposto por Robin Linus e pela equipe ZeroSync em 2024, o protocolo BitVM2 é um caminho inovador para validar qualquer cálculo na cadeia sem alterar o protocolo da rede principal do Bitcoin, possibilitando o zkRollup do Bitcoin e pontes entre cadeias. No entanto, ao avançar para a aplicação prática, ainda existem as seguintes questões críticas ao usar o BitVM2 para pontes entre cadeias de nível de produção:
- Operador (Operator) Ataque de duplicação: atualmente o BitVM2 permite que o operador envie estados verificáveis que na verdade são fraudulentos (por exemplo, provenientes de uma cadeia bifurcada), o que pode desencadear o risco de ataque de duplicação quando o usuário solicita a retirada da moeda.
- Desafios na eficiência do processo: o mecanismo atual utiliza um sistema de staking um a um de (, desafiando as relações de ), e o ciclo de desafio é prolongado, resultando em altos custos de cálculo e coordenação. Ao mesmo tempo, não suporta montantes flexíveis de retirada, diminuindo a utilização de fundos e a experiência do usuário.
- Falta de mecanismos de incentivo eficazes: o protocolo carece de incentivos eficazes para motivar os diversos papéis no ecossistema Rollup a participar, especialmente os desafiadores, que na maioria das vezes não recebem recompensas, resultando em uma falta de disposição para iniciar desafios de forma honesta e oportuna. Em sistemas que dependem de incentivos de crowdfunding, pode haver também o problema de recompensas serem atribuídas a participantes errados, o que enfraquece ainda mais a precisão e a eficácia dos incentivos.
GOAT BitVM2: Três inovações de mecanismos
GOAT Network, a partir de uma perspectiva de engenharia, lançou a solução aprimorada GOAT BitVM2 e já a implementou como o sistema de execução central da GOAT Network, trazendo o zkRollup do Bitcoin para a realidade pela primeira vez. Esta solução realiza melhorias fundamentais em torno de três mecanismos:
1. Camada de Segurança Criptoeconômica (Cryptoeconomic Security Layer)
A combinação da verificação de Script nativo do Bitcoin e do mecanismo de dupla penalização da camada de consenso da GOAT aumenta significativamente o custo de má conduta dos operadores. Este mecanismo também mantém um conjunto de operadores de tamanho razoável, garantindo alta atividade do sistema sob a suposição de “1-of-n nós honestos”.
2. Mecanismo de Desafio Acelerado (Accelerated Dispute Resolution)
A adoção de um mecanismo de rotação de desafiantes em múltiplas rodadas reduziu significativamente o ciclo de processamento dos desafios, diminuindo o tempo de efetiva finalização para menos de 1 dia.
3. Modelo Económico de Desafio Alinhado por Incentivos (Incentive-Aligned Challenge Economy)
Os desafiantes bem-sucedidos podem receber uma “recompensa por fraude” composta pelo depósito do proponente malicioso. Este mecanismo aumenta a taxa de participação nos desafios e alinha os incentivos econômicos entre o comportamento desafiador e o risco de má conduta dos operadores.
Modelo de Operator Genérico: Reestruturação Integrada da Economia e da Arquitetura
Para implementar o mecanismo acima, a GOAT Network funde e reestrutura o sistema de papéis complexos separado no BitVM2.
Na arquitetura tradicional do BitVM2, o sistema Rollup inclui vários papéis, como Sequenciador, Desafiador, Operador e Membro do Comitê. Devido às diferenças significativas nas responsabilidades e custos desses papéis, projetar um modelo econômico Rollup justo e eficiente e um mecanismo de incentivos torna-se uma tarefa extremamente desafiadora.
A inovação central da GOAT Network reside na unificação desses papéis em uma única identidade — Operador Universal (Universal Operator, abreviado como Operador), e através de um mecanismo de rotação de papéis, permite que todos os participantes assumam diferentes responsabilidades em momentos distintos. Todos os operadores devem realizar a liquidação na L2, e a cada rodada serão designados a papéis específicos, trazendo as seguintes quatro grandes vantagens:
- Rendimento e equilíbrio de custos: A rede GOAT assegura que, a longo prazo, a receita e os gastos estejam relativamente equilibrados, alternando os operadores entre papéis lucrativos e papéis de alto custo, evitando que alguns operadores suportem custos de computação elevados por longos períodos.
- Alinhamento do mecanismo de incentivos: o mecanismo de subsídio cruzado entre diferentes papéis suaviza a volatilidade dos rendimentos, incentivando os operadores a manter uma participação honesta em qualquer função.
- Reduzir o limiar de participação: nós de pequeno e médio porte não precisam suportar continuamente altos custos, podendo participar facilmente, aumentando o nível de descentralização e abertura do sistema.
- Aumentar a resiliência do sistema: mesmo que operadores individuais percam a conexão, o sistema pode continuar a funcionar através da alocação flexível de papéis, evitando a dependência de um único ponto.
Resumindo, a GOAT Network unifica os papéis de ordenadores, calculadores, desafiantes, entre outros, em um pool de papéis composto por operadores de staking, onde todos os operadores assumem responsabilidades em rodízio e estão sujeitos a um mecanismo de punição. Proponentes que submetem estados fraudulentos serão punidos, e desafiantes que não cumprirem suas obrigações ou que desafiarem de forma maliciosa também serão punidos. Este mecanismo garante que comportamentos honestos sejam economicamente ótimos, enquanto a clara mecânica de rotação previne a concentração de papéis em indivíduos específicos por longos períodos, reduzindo assim o risco de centralização.
Visão geral da arquitetura do protocolo: Sistema fechado construído em torno do operador genérico
Esta arquitetura não só deve abranger os processos de entrada e saída de ativos entre cadeias (Bridge-In & Bridge-Out), mas também implementar a submissão confiável do conjunto de ordenadores, a coordenação em cadeia do processo de desafio, bem como a geração e verificação eficientes de provas zk. Abaixo estão os principais componentes da arquitetura do protocolo GOAT BitVM2:
Modelo de Operador Universal (Universal Operator Model)
No GOAT BitVM2, cada operador genérico executa o mesmo software e faz staking de BTC para obter qualificação para participação. Através de uma rotação determinística ou de um mecanismo aleatório baseado em peso de staking, esses operadores assumem alternadamente os seguintes papéis: ordenadores (Sequencer, responsáveis pela criação de blocos), provadores (Prover, gerando provas zkSNARK), publicadores (Publisher, submetendo dados de estado ao L1) e desafiadores (Challenger, usados para contestar estados fraudulentos). Cada operador passará por papéis que são tanto lucrativos quanto custosos, evitando a concentração de papéis e, através da diversidade, aumentando a resiliência do sistema.
Processo de depósito e levantamento (Bridge-in e Bridge-out)
- Depósito: O utilizador bloqueia BTC e obtém PegBTC na L2.
- Saque (Withdraw/Peg-out): Não é necessário depender da validação L1 de complexos scripts de retirada do BitVM2. Em vez disso, o GOAT utiliza um mecanismo de troca atômica (Atomic Swap) para completar o processo de retirada diretamente com o operador, ao mesmo tempo que combina um protocolo de anti-fraude para garantir segurança e confiabilidade.
Compromisso do Conjunto de Sequenciadores (Sequencer Set Commitment)
- O operador submete a raiz Merkle do conjunto de chaves públicas através do OP_RETURN da cadeia principal do Bitcoin.
- A L2 utiliza a funcionalidade de introspecção de transações (Transaction Introspection) para verificar o estado histórico do BTC e corresponder isso ao conjunto de ordenadores na L1. Este design não requer a modificação das regras de consenso do Bitcoin, enquanto alcança um forte alinhamento com o estado nativo do BTC.
Processamento eficiente de disputas com suporte de desempenho zkMIPS
Para que o zkRollup nativo do Bitcoin possa ser implementado, é necessário ter um sistema eficiente de detecção de fraudes e resolução de disputas. O GOAT BitVM2 faz as seguintes concepções em termos de modelo de desafio e desempenho de prova:
Mecanismo de Seleção de Desafiantes Aleatórios de Múltiplas Rodadas (Multi-Round Random Challenger Selection)
Quando um desafiador é necessário (como no processo de reembolso do operador), o sistema selecionará aleatoriamente um desafiador de todos os nós já apostados. Se esse desafiador não iniciar o desafio a tempo, o sistema selecionará aleatoriamente um novo desafiador como substituto. Se o novo desafiador identificar com sucesso a fraude e iniciar o desafio, todos os desafiadores anteriores que não cumpriram suas funções serão punidos (os fundos apostados serão confiscados). Vale a pena notar que qualquer pessoa pode iniciar um desafio em qualquer rodada, portanto, a segurança da hipótese de “1 de n participantes honestos” ainda é mantida.
Além disso, a alocação aleatória de papéis e o mecanismo de staking totalmente penalizável previnem eficazmente comportamentos como ataques de suborno, extorsão do tipo “ransom-style” e interferências maliciosas.
Execução On-Chain e Off-Chain
A maior parte da lógica de cálculo (como geração de ZKP, validação de fraudes, scripts de interação BitVM2, etc.) é executada na L2, enviando apenas os resultados finais (envio de estados, processamento de desafios, operações de penalização, etc.) para a L1. Este design reduz significativamente os custos de Gas em cadeia, ao mesmo tempo que garante a verificabilidade de todo o sistema.
Melhoria de desempenho ZKP: zkMIPS desenvolvido internamente
O zkMIPS desenvolvido pela GOAT é um zkVM compatível com o conjunto de instruções MIPS, otimizado para desempenho em backends STARK/SNARK. Através do processamento em lote de múltiplos blocos e gerando uma prova unificada a cada período (como a cada hora), o provador da GOAT alcançou uma eficiência de custo extremamente alta. Durante os desafios, também é possível usar o método da “tabela de verdade (truth-table)” do BitVM2 para localizar posições de disputa, permitindo resolver rapidamente as controvérsias.
Resumo
Comparação com o BitVM2 original: mais rápido, mais estável, mais prático
GOAT BitVM2 utiliza a rede Bitcoin como camada de liquidação e construiu uma rede de ordenadores descentralizada como camada de computação. Sob a suposição de “1-of-n participantes honestos”, a solução resolve com sucesso problemas críticos em BitVM2, como saques de montantes flexíveis e incentivos insuficientes para os desafiadores. Para acelerar a verificação otimista, o GOAT introduziu um mecanismo de múltiplas rondas de desafios, aumentando significativamente a eficiência e a eficácia da deteção de fraudes. Além disso, combinando a capacidade do zkMIPS de gerar provas ZK de forma eficiente, o GOAT BitVM2 torna-se o protocolo zkRollup mais seguro e de melhor desempenho no ecossistema Bitcoin atual, com potencial para acelerar significativamente a implementação prática do BitVM2 no mercado.
Não apenas alcançou avanços na arquitetura técnica, como o GOAT BitVM2 também construiu um poderoso sistema econômico baseado na rotação de operadores genéricos. Este sistema garante que as responsabilidades de ordenadores, provadores, desafiadores, publicadores, entre outros, sejam distribuídas de forma justa entre todos os stakers. Através de divisão de taxas de transação, recompensas por fraudes e mecanismos de penalização, o protocolo incentiva comportamentos honestos enquanto penaliza economicamente comportamentos maliciosos, criando assim um ecossistema descentralizado sustentável, justo e resiliente.
GOAT BitVM2 como o primeiro protocolo de zkRollup do Bitcoin verdadeiramente implementado, alcançou:
- Segurança nativa e compatibilidade sem hard fork
- Mecanismo de Desafio Rápido
- Reestruturação de incentivos económicos
- Motor de prova de conhecimento zero eficiente
- BitVM2 passou do modelo teórico para a prática de engenharia
Para ler o texto completo do white paper, visite:
