Camadas de Bitcoin: Tapeçaria de uma Era Financeira Sem Confiança é um relatório de pesquisa sobre os desenvolvimentos ocorrendo em todo o Ecossistema Bitcoin. O relatório foi escrito pela equipe do The Spartan Group, Kyle Ellicott, e por um número de especialistas que ofereceram seus comentários e insights e generosamente dedicaram seu tempo revisando a versão final que você está lendo hoje. Este segmento é o segundo de uma série de quatro posts do relatório.

Autores / Contribuintes

Kyle Ellicott , Yan Ma, Darius Tan, Melody He

A Tese em Evolução do Bitcoin

Desde o início do Bitcoin em janeiro de 2009, seu papel e potencial evoluíram significativamente. Muitos inicialmente consideraram o Bitcoin um hedge inflacionário, um SoV e um farol de esperança na democratização dos sistemas financeiros. O seu papel na definição do futuro das aplicações descentralizadas (dApps) só recentemente se tornou um ponto focal. Em 2023, quase quatorze anos após seu lançamento, essa evolução tornou-se evidente à medida que o Ethereum viu um sucesso crescente com aplicativos e o domínio do Bitcoin como um ativo cresceu sobre o Ethereum, e os desenvolvedores introduziram inúmeras "camadas" de infraestrutura acima da rede principal do Bitcoin (Layer-1 ou L1). Essas camadas de Bitcoin, melhorando a escalabilidade e a programação, capitalizam a estabilidade e a segurança do Bitcoin enquanto aproveitam seus mais de US$ 850 bilhões + e aumentam o capital improdutivo sem alterar o L1. Agora estamos vendo avanços significativos nas camadas de Bitcoin, permitindo que eles atuem sobre o ativo BTC e herdem a segurança e a finalidade de reorganização do Bitcoin, enquanto superam suas limitações de programação e desempenho. No futuro, essas camadas de infraestrutura aditiva, exclusivas do Ecossistema Bitcoin, se tornarão a pedra angular sobre a qual muitos procurarão construir suas aplicações.

Apesar deste progresso, grande parte da infraestrutura necessária permanece nas fases de desenvolvimento e experimentação. A jornada não é sem precedentes. Em 2017, projetos iniciais de NFT e tokens inundaram a rede Ethereum, resultando em transações mais lentas e altas taxas de transação. Isso reavivou a ambição da comunidade de desenvolvedores de construir uma infraestrutura mais robusta, proporcionando a escalabilidade e flexibilidade necessárias para que a rede suporte até mesmo uma fração das demandas potenciais das aplicações. A comunidade Ethereum debateu e experimentou várias abordagens e optou por uma abordagem em camadas para desempenho e escalabilidade, levando ao Ethereum bem utilizado (Camada-2 ou L2) com bilhões em valor total bloqueado (TVL). A experiência com o Ethereum fornece insights valiosos para o Bitcoin em escalabilidade, crescimento e descentralização para aplicações e suas redes subjacentes.

Semelhante ao Ethereum, o Bitcoin experimentou um momento crucial com a introdução dos ordinais e uma mudança para "Construir sobre o Bitcoin''. O Bitcoin recentemente teve um momento comparável, quase seis anos depois, graças ao lançamento dos Ordinais (baseados na Teoria Ordinal e na capacidade de inscrever dados na cadeia Bitcoin) e à nova mudança de cultura de "Construir sobre o Bitcoin". Essa mudança provocou uma revolução de desenvolvimento em infraestrutura e camadas de escala em cima do L1 do Bitcoin. Agora estamos vendo não apenas novos padrões de protocolo e token (BRC-20, etc.), mas também o desenvolvimento de novos L2s Bitcoin que começaram a desbloquear a Economia Bitcoin e fornecer uma prévia do potencial de desbloquear US$ 850B+ de capital adormecido e a tecnologia mais estável e testada da indústria até o momento. Como resultado, a Tese do Bitcoin está sendo redefinida: não mais apenas um SoV ou um ativo, o Bitcoin está emergindo como uma infraestrutura fundamental dentro de sua própria economia em expansão. Traçando paralelos com a trajetória de crescimento do Ethereum, o ecossistema do Bitcoin provavelmente experimentará picos de adoção de usuários impulsionados por casos de uso virais que impulsionam o volante. Isso, por sua vez, atrairá mais desenvolvedores e aumentará o aplicativo TVL do ecossistema. Considerando que a capitalização de mercado de US$ 850 bilhões do Bitcoin é cerca de 3,1 vezes a dos US$ 270 bilhões do Ethereum, enquanto sua aplicação TVL é atualmente apenas uma pequena fração em cerca de US$ 320 milhões em comparação com os US$ 76 bilhões do Ethereum, este cenário apresenta uma oportunidade potencial de crescimento de 740 vezes para o ecossistema Bitcoin atingir o nível de maturidade semelhante ao do Ethereum sem contar os influxos adicionais de liquidez, uma vez que o ecossistema ganha impulso.

Potencial de mercado massivo dos Contratos Inteligentes do Bitcoin

A Rede vs o Ativo

Para entender a narrativa em mudança, é necessário fazer uma distinção entre Bitcoin, a Rede (ou seja, Bitcoin Core, Bitcoin L1, Bitcoin Blockchain) e BTC, o ativo digital. Tem havido confusão constante para muitos, pois o termo 'Bitcoin' em si pode referir-se a ambos, que são vastamente diferentes, embora profundamente relacionados. Para ajudar a evitar confusão, este relatório adota o padrão de capitalizar Bitcoin ao referir-se à rede e usar BTC para o token ou ativo digital.

• Bitcoin the Network entrou em operação logo após o lançamento em 31 de outubro de 2008 do famoso whitepaper introduzindo um sistema de dinheiro eletrônico peer-to-peer. Seu bloco de gênese foi então minerado em 3 de janeiro de 2009. Desde o seu lançamento, a rede permaneceu estável, enquanto outras redes experimentaram tempo de inatividade, ataques e muito mais, provando sua viabilidade como o L1 final. O Bitcoin mostrou que pode fornecer confiança sem um intermediário centralizado e atuar como a camada de liquidação descentralizada final para transações, ativos e aplicações futuras. No entanto, tem sido difícil desenvolver outras aplicações além do próprio ativo BTC no Bitcoin devido à sua falta de programabilidade flexível e à incapacidade de escrever sem confiança para a rede de fora dela. O Bitcoin é diferente do Ethereum desta maneira importante: ele não suporta nativamente os contratos inteligentes que permitem que aplicativos descentralizados usem o BTC como ativo ou liquidem suas transações no Bitcoin L1.
• BTC, o ativo digital, tem sido tradicionalmente considerado como uma SoV e uma proteção inflacionária contra os turbulentos mercados financeiros globais. Pela primeira vez, a sua criação proporcionou um ativo global digital, sem permissão, resistente à censura e escasso. Permaneceu como o principal cripto-ativo, com uma capitalização de mercado de mais de $850B e $1.25 Triliões no seu pico em novembro de 2021. No entanto, mesmo hoje, mais de uma década depois, o BTC permanece principalmente como uma SoV, com pouca outra utilidade ou capacidade de ir além disso sem mais desenvolvimentos.

As camadas de Bitcoin fornecem uma solução para este problema. BTC, o ativo, é o caso de uso inicial do Bitcoin L1. Se as camadas do Bitcoin, como o Bitcoin L2s, podem executar contratos inteligentes que podem usar o BTC como seu ativo, o Bitcoin L1 pode manter seus principais benefícios de segurança, durabilidade e descentralização, permitindo que experimentos infinitos ocorram em outras camadas do Bitcoin. Aplicativos que usam BTC como seu ativo podem executar trilhos L2 e liquidar suas transações em L1. Esses trilhos L2 também podem herdar uma quantidade crescente de segurança do L1, proporcionando transações muito mais rápidas e escaláveis. Isso torna o "Building on Bitcoin" possível e redefine a Tese do Bitcoin para torná-lo um ativo e uma infraestrutura fundamental para uma economia Bitcoin em expansão.

Construção em cima do Bitcoin

Construir na blockchain do Bitcoin apresentou oportunidades e desafios únicos ao longo dos anos. Ao contrário de outras blockchains, o Bitcoin começou como um ativo ou 'dinheiro', não como uma plataforma para aplicações, enquanto outras começaram explicitamente como plataformas de aplicações. Para compreender por que a evolução do Bitcoin para um ecossistema maduro foi atrasada em relação a outros ecossistemas, é essencial olhar para trás em seus começos:

• A rede Bitcoin dá as boas-vindas a todos, independentemente do background ou conhecimento técnico. O código do Bitcoin é open-source e pode ser duplicado e modificado. Esta abertura tem fomentado uma cultura de experimentação sem que qualquer grupo ou indivíduo dite a direção da blockchain.
• A interoperabilidade limitada da rede resultou em derivados distintos. As derivações do Bitcoin são redes completamente separadas, com seus próprios ativos separados e falta de 'compatibilidade reversa' com a rede original do Bitcoin. Consequentemente, no seu estado atual, os ativos BTC estão confinados à rede do Bitcoin e não podem ser removidos ou transferidos diretamente para outras redes blockchain.
• A falta de programabilidade cria obstáculos significativos para a construção. O Bitcoin não é flexivelmente programável uma vez que não fornece contratos inteligentes, o que dificulta a sua utilização como plataforma de desenvolvimento para aplicações. Isso, juntamente com as suas severas limitações de desempenho, é um desafio chave ao ver o Bitcoin como uma plataforma para construir sobre.
• O Bitcoin L1 precisa de ajuda com velocidade e escala. A capacidade da rede Bitcoin de confirmar transações rapidamente ou de lidar com grandes quantidades de dados de transação em sua plataforma em um curto espaço de tempo é muito limitada. Os registros (conhecidos como blocos) na blockchain do Bitcoin são necessariamente limitados em tamanho e frequência pelo desejo crítico de preservar a descentralização. A capacidade de processamento de transações on-chain da rede Bitcoin é limitada pelo tempo médio de criação de blocos de 10 minutos e pelo limite de tamanho original de 1 megabyte, com um tempo médio de confirmação de transação de 10 a 30+ minutos, nenhum dos quais chega perto de ser suficiente para a maioria das aplicações.

Abordar essas características envolve compreender o Trilema da Blockchain. Aplicando-o ao L1 do Bitcoin revela uma rede que é descentralizada (a) e segura (b), mas carece de escalabilidade direta (c), processando apenas cerca de 3 a 7,8 transações por segundo (TPS). Essa limitação destaca a necessidade de soluções alternativas ou camadas adicionais para compensar os sacrifícios inerentes da rede.

A urgência de soluções escaláveis levou à criação precoce da rede Ethereum, que, apesar de não ter a segurança e descentralização do Bitcoin, alcançou um crescimento significativo ao fornecer soluções de escalabilidade necessárias para desenvolvimentos de aplicações como L2s (ou seja, Arbitrum, OP Mainnet, etc.), Subnets (ou seja, Avalanche’s Perene) etc. Foram feitos compromissos semelhantes em toda a indústria, desencadeando uma onda de desenvolvimento focada em soluções de dimensionamento, como Sharding, Blockchains Aninhadas, Canais de Estado, Supernets (ou seja, Borda do Polígono) , App-Chains e L2s (ou sidechains, como alguns preferem).

Durante anos, o foco tem sido predominantemente no Ethereum e nos ecossistemas compatíveis com a Máquina Virtual Ethereum (EVM). No entanto, a partir de 2023, com as recentes atualizações do Bitcoin L1 e Ordinals, houve uma mudança perceptível. Os desenvolvedores estão cada vez mais direcionando sua atenção de volta para o Bitcoin, em particular para lidar com sua escalabilidade - um componente vital do Trilema específico do Bitcoin L1.

Escalando Bitcoin: Atualizações-chave L1

Os avanços significativos na escalabilidade do Bitcoin começaram com o Testemunha SegregadaAtualização (SegWit) em julho de 2017. Esta atualização marcou uma mudança crucial ao segregar o código de desbloqueio numa secção dedicada de cada transação Bitcoin. Isto reduziu os tempos de transação e aumentou a capacidade do bloco para além do limite inicial de 1MB estabelecido por Satoshi Nakamoto em2010.

SegWit introduziu uma medição de tamanho de bloco revisada usandoUnidades de Peso (wu), posteriormente denominado como vsize/vbyte, permitindo um máximo de 4 unidades de peso (4wu) por bloco, expandindo efetivamente o tamanho do bloco para aproximadamente 4MB. Projetado para compatibilidade retroativa com todas as versões anteriores do Bitcoin Core, essa alteração melhorou significativamente a eficiência das transações.

Bitcoin: Fator de Capacidade de Tamanho de Bloco de 1MB. Fonte: Nó de vidro

O SegWit conseguiu isso através de uma estrutura de dados dividida separando os dados "testemunha" dentro de uma transação, incluindo as assinaturas e scripts, para uma parte totalmente nova de um bloco Bitcoin, conhecida como "dados de transação", contendo detalhes do remetente, destinatário, etc. As introduções desta estrutura dividem o novo tamanho do bloco 4wu em:

• Testemunhar dados com cada vbyte de contagem por 1wu ou 25% do peso por vbyte em comparação com os dados da transação.
• Dados da transação com cada vbyte de contagem de 4wu ou quatro vezes o peso por vbyte em comparação com os dados de Testemunha.

Como é que o SegWit é diferente? Source: Cointelegraph

Após o SegWit, a próxima grande atualização foi ativada em novembro de 2021, conhecida comoTaprootÉ um soft fork que removeu limitações nos máximos de pegadas de dados de testemunhas por transação, levando a transações mais rápidas, privacidade aprimorada através de Árvores de Scripts Alternativos Merkelizados (MAST) e assinaturas de chave mais eficientes com Schnorr. O Taproot também facilitou transações de ativos no Bitcoin L1, introduzindo protocolos como Pay-to-Taproot (P2TR) e Overlay de Representação de Ativos de Taproot (Taro).

• Taro, alimentado por Taproot, é um protocolo proposto para emitir, enviar e receber ativos na Bitcoin L1 e na Rede Lightning, que em outubro de 2023 ativou o seu lançamento alpha na mainnet.
• As assinaturas Schnorr desbloqueiam a agregação de chaves ao introduzir a capacidade de combinar várias chaves públicas e assinaturas numa só. Em termos simples, combinar múltiplas assinaturas para verificação, em vez de as agregar individualmente, proporciona uma maior eficiência nas transações.
• O MAST oculta quaisquer condições predefinidas ligadas a transações. Os resultados não utilizados não são publicados on-chain, dando maior privacidade e condensando o tamanho das transações, reduzindo assim o uso de dados.
• P2TR adiciona um novo método de gastar Bitcoin com endereços Taproot.

Essas atualizações L1 lançaram as bases para o desenvolvimento adicional das Camadas Bitcoin, que têm acontecido silenciosamente nos bastidores. Não foi até o lançamento dos Ordinais que a construção em cima do Bitcoin voltou a estar sob os holofotes, marcando uma nova era na escalabilidade e funcionalidade do Bitcoin.

Ordinais reviveram a cultura do Bitcoin Builder

Apesar das atualizações do L1, as atividades de desenvolvimento do Bitcoin passaram por um período de estagnação após os resultados conservadores da "Guerra do Tamanho do Bloco" de 2017 até 2022. Este ritmo de desenvolvimento relativamente lento foi em grande parte atribuído ao foco predominante na manutenção do núcleo do Bitcoin L1, com menos atenção dada ao desenvolvimento da infraestrutura mais ampla necessária para um ecossistema expansivo. Entre as atividades de desenvolvimento limitadas no Bitcoin, os esforços estão principalmente concentrados em ecossistemas nascentes como Stacks (175+ desenvolvedores ativos mensais) e Lightning, que compreendiam um segmento menor dos desenvolvedores da indústria.

O cenário de desenvolvimento do Bitcoin sofreu uma transformação significativa com o surgimento dos Ordinais em dezembro de 2022.Ordinais,permitindo a criação de artefatos digitais imutáveis na cadeia, não só revitalizou a comunidade de desenvolvedores do Bitcoin, como também se prevê que evolua para um mercado substancial de $4.5B até 2025. Um número crescente de desenvolvedores está a ir além do seu foco exclusivo no Ethereum. Estes desenvolvedores estão a alargar cada vez mais o seu âmbito para incluir um enquadramento para as L2s do Bitcoin. Este desenvolvimento crucial marca um ressurgimento no envolvimento e na inovação dentro do ecossistema do Bitcoin, preparando o terreno para uma nova era de crescimento e avanço tecnológico.

Desenvolvedores Ativos Mensais no Bitcoin. Fonte: Capital Elétrico

A introdução de Ordinais teve um impacto profundo na rede Bitcoin, especialmente no aumento das taxas de transação. Em forte contraste com as taxas relativamente modestas de 1 a 3 sats/vB vistas em 2022, houve uma ascensão meteórica para 20x — 500x em maio de 2023, quando os Ordinais assumiram o centro do palco. As taxas continuaram a subir até 280% YTD em dezembro de 2023. Este aumento nas taxas é um indicador claro de uma atividade e interesse intensificados na rede Bitcoin, desempenhando um papel crucial na revitalização da cultura e ecossistema dos construtores de Bitcoin. Enquanto as taxas mais altas contribuem positivamente para o orçamento de segurança a longo prazo do Bitcoin, ultrapassando os padrões atuais, elas também refletem uma demanda crescente por espaço de bloco Bitcoin.

A taxa média de transação do Bitcoin atingiu o pico em maio de 2023 devido aos ordinais. Fonte: ycharts

O aumento no uso da rede do Bitcoin levou a um aumento da pressão sobre sua infraestrutura, manifestando-se em custos de transação mais altos e colocando desafios em termos de acessibilidade e praticidade. Esta tendência é particularmente evidente nos casos em que os utilizadores enfrentam taxas desproporcionadamente elevadas em relação ao montante da transação. Por exemplo, uma transação Bitcoin no valor de $100 pode incorrer numa taxa tão alta quanto $50, diminuindo significativamente a sua viabilidade económica. Tal cenário se estende aos canais da Lightning Network, onde fechar um canal com um valor de transação semelhante torna-se impraticável devido a custos excessivos. A rede enfrenta o risco de complicações adicionais se as taxas de transação atingirem níveis exorbitantes, de até 1.000 sats/vB. Esta situação ressalta a necessidade urgente de soluções escaláveis dentro do ecossistema Bitcoin para acomodar a crescente demanda, mantendo a viabilidade da transação.

O fenómeno dos Ordinais, ao reavivar o interesse dos programadores pelo Bitcoin, amplifica também estas limitações. De salientar que a falta de suporte dos Ordinais para contratos inteligentes totalmente expressivos redirecionou o foco dos programadores para outras plataformas. Isto sublinha a necessidade de soluções de escalabilidade mais sofisticadas dentro do ecossistema do Bitcoin, garantindo a sua utilidade e relevância nos setores mais amplos da blockchain e financeiro.

Imperativo estratégico das soluções L2

Como resultado, as soluções L2 estão se tornando cada vez mais essenciais para a funcionalidade e o sucesso da rede Bitcoin. Os L2 operam em cima do L1, aumentando a escalabilidade e reduzindo os custos de transação, facilitando os canais de transação off-chain. Ao contrário do Ethereum, onde o L1 suporta autonomamente contratos inteligentes, o L1 do Bitcoin depende do L2s para essa funcionalidade, devido ao seu design original priorizando a segurança e a descentralização. Essa confiança destaca o papel crucial das soluções L2 na expansão da utilidade do Bitcoin além das transações básicas, reforçando assim sua eficiência, escalabilidade e apelo geral no cenário de ativos digitais.

As soluções L2 do Bitcoin, embora ainda em estágios iniciais de desenvolvimento, estão posicionadas para um crescimento significativo. Atualmente, as soluções L2 do Bitcoin não apresentam o mesmo nível de maturidade que as soluções de escalabilidade de redes L1 alternativas estabelecidas, como Ethereum e L2s como Polygon. Essas redes se beneficiaram de extensos esforços de desenvolvimento desde 2017, equipando suas plataformas com ferramentas avançadas (ou seja, Starknet, ZKSync, etc.) e capacidades, refletidas em seus números de TVL, que variam aproximadamente entre 9,0% e 12,5% de suas capitalizações de mercado. A expectativa é que, ao longo do tempo e através da contínua inovação, as soluções L2 do Bitcoin atinjam níveis semelhantes de desenvolvimento, desbloqueando uma economia L2 comparável ou maior. Estimativas sugerem que as soluções L2 do Bitcoin estão prontas para gerenciar uma parcela substancial de todas as transações de BTC em um futuro próximo, potencialmente lidando com mais de 25% de todas as transações de BTC, um aumento significativo em relação à sua participação mínima atual em comparação com o uso de Bitcoin L1.

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Notas dos autores (8 de fevereiro de 2024):

Alguns desenvolvimentos recentes dentro da infraestrutura L1 do Bitcoin têm sido direcionados para simular capacidades de contratos inteligentes sem estabelecer uma camada de contrato inteligente dedicada. Inovações como inscrições recursivas (BRC-420) e OrdiFi, juntamente com discussões sobre restabelecer a função 'OP_CAT'através de um soft-fork, exemplificam esforços para facilitar transações complexas semelhantes ao DeFi, contornando contratos inteligentes tradicionais.

Em contraste com a Máquina Virtual Ethereum (EVM) — a pedra angular das cadeias compatíveis com a EVM que promove a composabilidade através de uma VM universal — o framework do Bitcoin carece de tal mecanismo. Essa diferença fundamental requer a implementação de ferramentas adicionais e estratégias de integração mais complexas para proporcionar uma experiência de usuário equivalente, potencialmente levando a desafios de escalabilidade semelhantes aos enfrentados pela rede principal. O ecossistema já está testemunhando a emergência da integração de contratos inteligentes em graus variados, com expectativas de uma expansão adicional.

Destacando esses avanços, a equipe por trás do BRC-420 revelou recentemente o Cadeia de Merlin, uma solução L2 nativa do Bitcoin projetada para mitigar problemas de escalabilidade. Além disso, a Ordz Games lançou o primeiro jogo baseado em Bitcoin, utilizando o token BRC-20 $OG, que viu sua Oferta Inicial de DEX (IDO) no lançador da ALEX Lab por $ORDG, alcançando uma sobrescrição de 81x. Nos segmentos subsequentes desta série, iremos aprofundar mais essas inovações em detalhe, delineando o cenário em evolução do ecossistema Bitcoin.

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