Desde a sua criação em 2009, o Bitcoin (BTC), como a primeira criptomoeda do mundo, gradualmente se tornou a pedra angular dos ativos digitais e das finanças descentralizadas. No entanto, à medida que o número de utilizadores e o volume de transações aumentam, várias questões com a rede BTC tornaram-se cada vez mais evidentes:
Neste artigo, referimo-nos a tecnologias como oRede Lightning, Sidechains e Rollup coletivamente como soluções de escalabilidade BTC Layer2. Estas tecnologias permitem transações rápidas e de baixo custo, mantendo a descentralização e segurança da rede BTC. A introdução de tecnologias Layer2 pode melhorar a velocidade das transações, reduzir os custos das transações, otimizar a experiência do utilizador e expandir a capacidade da rede, fornecendo suporte técnico crucial e inovação para o futuro desenvolvimento do BTC.
Atualmente, a Beosin tornou-se o parceiro oficial de segurança de vários projetos Layer2 de BTC como Merlin Chain e auditou vários protocolos do ecossistema BTC, incluindo Bitmap.Games, Surf Protocol, Savmswap e Mineral. Em auditorias passadas, inúmeras cadeias públicas bem conhecidas, como Ronin Network, Clover, Self Chain e Crust Network, passaram com sucesso nas auditorias de segurança de cadeias públicas da Beosin. A Beosin agora oferece uma solução de auditoria abrangente para o BTC Layer2, fornecendo serviços confiáveis e completos de auditoria de segurança para todo o ecossistema BTC.
O conceito inicial por trás da Lightning Network era conhecido como um "canal de pagamento". A filosofia de design era atualizar continuamente o status de transações não confirmadas através da substituição de transações até que elas fossem eventualmente transmitidas para a rede Bitcoin. Quando Satoshi Nakamoto criou o Bitcoin em 2009, ele já havia proposto a ideia de canais de pagamento, inclusive incluindo um código preliminar para canais de pagamento no Bitcoin 1.0. Esse rascunho permitia que os usuários atualizassem o status da transação antes que fosse confirmada pela rede. No entanto, não foi até o lançamento do white paper intitulado A Rede Lightning do Bitcoin: Pagamento Instantâneo Escalável Fora da Cadeiaque a Lightning Network realmente surgiu e ganhou atenção pública.
Atualmente, a implementação de canais de pagamento e da Lightning Network tornou-se bastante madura. Até o momento, a Lightning Network é composta por 13.325 nós e 49.417 canais, com um total de 4.975 BTC empenhados.
Na Lightning Network, garantir a segurança dos ativos dos usuários durante as transferências é crucial. Abaixo, explicaremos como a Lightning Network opera e como protege a segurança dos ativos do usuário, com base na escala dos nós da rede.
Ambas as partes envolvidas submetem duas transações à Bitcoin mainnet: uma para abrir o canal e outra para o fechar. O processo geralmente envolve três passos:
1. Abertura de Canal:
Primeiro, ambos os utilizadores apostam Bitcoin numa carteira multi-assinatura na rede BTC através da Lightning Network. Depois do Bitcoin ser apostado com sucesso e bloqueado, o canal de pagamento é aberto, permitindo que ambas as partes realizem transações fora da cadeia dentro deste canal.
2.Transações fora da cadeia:
Uma vez que o canal é aberto, todas as transações de transferência entre os utilizadores são processadas dentro da Lightning Network, e não há limite para o número dessas transações off-chain. Estas transações não precisam de ser submetidas imediatamente à mainnet Bitcoin, mas são instantaneamente completadas através do mecanismo off-chain da Lightning Network.
Este método de processamento off-chain aumenta significativamente a velocidade e eficiência das transações, evitando congestionamentos na rede principal do Bitcoin e altas taxas de transação.
3. Encerramento do canal e liquidação do razão:
Quando um dos utilizadores decide sair do canal, ocorre um ajuste final do razão. Este processo garante que todos os fundos no canal sejam distribuídos de acordo com o estado mais recente. Ambos os utilizadores depois levantam os seus saldos ajustados respetivos da carteira multi-assinatura, refletindo a distribuição real dos fundos no momento em que o canal é encerrado. Finalmente, a transação que representa o estado final do razão é submetida à Bitcoin mainnet.
As vantagens da Rede Lightning incluem:
Os desafios enfrentados pela Rede Lightning incluem:
A segurança da Rede Lightning tem um impacto direto na escalabilidade off-chain do Bitcoin e na segurança dos fundos dos utilizadores. Portanto, além dos itens de auditoria comuns para as cadeias públicas (detalhados no apêndice no final deste documento), a Rede Lightning também precisa de abordar os seguintes riscos de segurança-chave:
Ao contrário da Lightning Network, uma sidechain é uma blockchain independente que opera em paralelo com a mainchain (como a blockchain BTC) e interopera com ela através de um mecanismo conhecido como uma âncora bidirecional (2WP). O objetivo das sidechains é permitir funcionalidades adicionais e escalabilidade sem alterar o protocolo da mainchain.
Uma sidechain, como uma blockchain independente, tem o seu próprio mecanismo de consenso, nós e regras de processamento de transações. Pode adotar diferentes tecnologias e protocolos de acordo com as necessidades de cenários de aplicação específicos. Através do mecanismo de pino de duas vias, a sidechain comunica com a mainchain, garantindo que os ativos possam ser transferidos livre e seguramente entre elas. A operação do mecanismo de pino de duas vias geralmente envolve os seguintes passos:
O utilizador bloqueia BTC na mainchain. Uma entidade de confiança obtém e utiliza a Verificação Simplificada de Pagamento (SPV) para confirmar se a transação de bloqueio do utilizador foi confirmada.
A entidade confiável emite uma quantidade equivalente de tokens para o usuário na sidechain.
Após completar as suas transações, o utilizador bloqueia as restantes tokens na sidechain.
Após verificar a legitimidade das transações, a entidade confiável desbloqueia e liberta o valor correspondente de BTC para o utilizador na mainchain.
Nota 1: As entidades confiáveis desempenham um papel crítico no mecanismo de pino de duas vias, gerenciando o bloqueio e a liberação de ativos. Estas entidades devem possuir altos níveis de confiança e capacidade técnica para garantir a segurança dos ativos dos utilizadores.
Nota 2: A verificação SPV permite que um nó verifique a validade de uma transação específica sem baixar toda a blockchain. Os nós SPV só precisam baixar os cabeçalhos dos blocos e usar a Árvore de Merkle para verificar se a transação está incluída no bloco.
CKB (Rede Nervos) \
Nervos Network é um ecossistema de blockchain público de código aberto projetado para alavancar os benefícios de segurança e descentralização do mecanismo de consenso Proof of Work (PoW) do Bitcoin, ao mesmo tempo que introduz um modelo UTXO mais escalável e flexível para lidar com transações. No seu cerne está a Base de Conhecimento Comum (CKB), uma blockchain de Camada 1 construída em RISC-V e que utiliza PoW como mecanismo de consenso. Estende o modelo UTXO para o modelo de Célula, permitindo armazenar qualquer dado e suportar scripts escritos em qualquer idioma para execução como contratos inteligentes on-chain.
Stacks
Stacks conecta cada bloco Stacks a um bloco Bitcoin através do seu mecanismo de Prova de Transferência (PoX). Para facilitar o desenvolvimento de contratos inteligentes, Stacks projetou a linguagem de programação Clarity. Em Clarity, o obter-informações-de-bloqueio-de-queima?
a função permite a entrada de uma altura de bloco Bitcoin para recuperar o hash do cabeçalho do bloco, enquanto o altura-de-bloqueio-de-queima
A palavra-chave recupera a altura do bloco atual da cadeia Bitcoin. Estas funções permitem que os contratos inteligentes Clarity leiam o estado da cadeia base do Bitcoin, permitindo que as transações Bitcoin acionem contratos. Ao executar automaticamente estes contratos inteligentes, o Stacks estende a funcionalidade do Bitcoin. Para uma análise detalhada do Stacks, pode consultar o artigo de pesquisa anterior da Beosin:O que é Stacks? Que desafios podem enfrentar as Stacks da rede de camada 2 do BTC?
Vantagens das Sidechains
Desafios das Sidechains
A Camada 2 é um sistema blockchain completo, por isso os itens gerais de auditoria para blockchains públicas também se aplicam às sidechains. Para mais detalhes, consulte o apêndice no final deste artigo.
Além disso, devido às suas características únicas, as sidechains requerem algumas auditorias adicionais:
Rollup é uma solução de escalonamento da Camada 2 projetada para melhorar o throughput e eficiência de transações blockchain. Ao agregar um grande número de transações ("Rolling up") e processá-las off-chain, reduz a carga na cadeia principal, enviando apenas os resultados finais de volta para ela.
Rollup vem em dois tipos principais: zk-Rollup e op-Rollup. No entanto, ao contrário do Ethereum, a falta de completude de Turing do Bitcoin impede o uso de contratos inteligentes para verificação de prova de conhecimento zero (ZKP) diretamente em sua rede. Isso significa que soluções tradicionais de zk-Rollup não podem ser implementadas no Bitcoin. Então, como o zk-Rollup pode ser usado para alcançar a escalabilidade da Camada 2 do Bitcoin? Vamos explorar o projeto da Rede B² como exemplo:
Para realizar a verificação de ZKP no Bitcoin, a B² Network desenvolveu um script Taproot que integra a verificação de prova de conhecimento zero do zk-Rollup com o mecanismo de desafio de incentivo do op-Rollup. Aqui está como funciona:
Vantagens do Rollup:
Desafios do Rollup:
Dado que o Rollup é utilizado, os seus principais itens de auditoria de segurança são consistentes com os da Camada 2 da Ethereum.
Para além das soluções tradicionais de camada 2 do BTC, surgiram alguns novos protocolos de terceiros relacionados com o ecossistema BTC, tais como Babylon:
Babylon tem como objetivo transformar 21 milhões de BTC em ativos de staking descentralizados. Ao contrário de outras soluções de Camada 2 BTC, Babylon não se concentra em escalar a rede BTC. Em vez disso, é uma blockchain única com um protocolo de staking BTC especializado projetado principalmente para interagir com as cadeias de Proof of Stake (PoS). O objetivo é fazer staking de BTC para aumentar a segurança das cadeias PoS, abordando questões como ataques de longo alcance e riscos de centralização.
A arquitetura está dividida em três camadas:
Babylon opera assinando blocos finais na cadeia BTC para proteger cadeias PoS. Isto alarga essencialmente o protocolo de base com uma ronda adicional de assinaturas. Estas assinaturas na ronda final +1 têm uma característica única: são Assinaturas Únicas Extraíveis (EOTS). O objetivo é integrar pontos de verificação PoS na cadeia BTC, abordando as questões de longos períodos não vinculativos e ataques de longo alcance em sistemas PoS.
Vantagens de Babilônia:
Desafios da Babilónia:
O foco na segurança varia dependendo da implementação específica de protocolos de terceiros. Para Babilônia, alguns pontos-chave de auditoria de segurança incluem:
1. Segurança de Contrato Inteligente: Os contratos de staking em BTC são implementados através de scripts UTXO, que requerem atenção cuidadosa à sua segurança. 2. Segurança do Algoritmo de Assinatura: A segurança do algoritmo de assinatura utilizado para gerir o staking no contrato é crucial, pois afeta a geração e verificação de assinaturas. 3. Design do Modelo Econômico: O modelo econômico do protocolo, especialmente em termos de recompensas e penalidades, deve ser analisado para garantir que não leve à perda de ativos do usuário.
Como uma das primeiras empresas de segurança em blockchain a nível global especializada em verificação formal, a Beosin concentra-se num ecossistema abrangente de “segurança + conformidade”. A empresa estabeleceu sucursais em mais de 10 países e regiões em todo o mundo. Os seus serviços englobam produtos de conformidade em blockchain e serviços de segurança num único local, incluindo auditorias de segurança de código antes do lançamento do projeto, monitorização de riscos de segurança em tempo real e interceção durante a operação do projeto, recuperação de ativos roubados, combate à lavagem de dinheiro (AML) para ativos virtuais e avaliações de conformidade que cumprem os requisitos regulamentares locais. Damos as boas-vindas a projetos com necessidades de auditoria para contactar a equipa de segurança da Beosin.
Desde a sua criação em 2009, o Bitcoin (BTC), como a primeira criptomoeda do mundo, gradualmente se tornou a pedra angular dos ativos digitais e das finanças descentralizadas. No entanto, à medida que o número de utilizadores e o volume de transações aumentam, várias questões com a rede BTC tornaram-se cada vez mais evidentes:
Neste artigo, referimo-nos a tecnologias como oRede Lightning, Sidechains e Rollup coletivamente como soluções de escalabilidade BTC Layer2. Estas tecnologias permitem transações rápidas e de baixo custo, mantendo a descentralização e segurança da rede BTC. A introdução de tecnologias Layer2 pode melhorar a velocidade das transações, reduzir os custos das transações, otimizar a experiência do utilizador e expandir a capacidade da rede, fornecendo suporte técnico crucial e inovação para o futuro desenvolvimento do BTC.
Atualmente, a Beosin tornou-se o parceiro oficial de segurança de vários projetos Layer2 de BTC como Merlin Chain e auditou vários protocolos do ecossistema BTC, incluindo Bitmap.Games, Surf Protocol, Savmswap e Mineral. Em auditorias passadas, inúmeras cadeias públicas bem conhecidas, como Ronin Network, Clover, Self Chain e Crust Network, passaram com sucesso nas auditorias de segurança de cadeias públicas da Beosin. A Beosin agora oferece uma solução de auditoria abrangente para o BTC Layer2, fornecendo serviços confiáveis e completos de auditoria de segurança para todo o ecossistema BTC.
O conceito inicial por trás da Lightning Network era conhecido como um "canal de pagamento". A filosofia de design era atualizar continuamente o status de transações não confirmadas através da substituição de transações até que elas fossem eventualmente transmitidas para a rede Bitcoin. Quando Satoshi Nakamoto criou o Bitcoin em 2009, ele já havia proposto a ideia de canais de pagamento, inclusive incluindo um código preliminar para canais de pagamento no Bitcoin 1.0. Esse rascunho permitia que os usuários atualizassem o status da transação antes que fosse confirmada pela rede. No entanto, não foi até o lançamento do white paper intitulado A Rede Lightning do Bitcoin: Pagamento Instantâneo Escalável Fora da Cadeiaque a Lightning Network realmente surgiu e ganhou atenção pública.
Atualmente, a implementação de canais de pagamento e da Lightning Network tornou-se bastante madura. Até o momento, a Lightning Network é composta por 13.325 nós e 49.417 canais, com um total de 4.975 BTC empenhados.
Na Lightning Network, garantir a segurança dos ativos dos usuários durante as transferências é crucial. Abaixo, explicaremos como a Lightning Network opera e como protege a segurança dos ativos do usuário, com base na escala dos nós da rede.
Ambas as partes envolvidas submetem duas transações à Bitcoin mainnet: uma para abrir o canal e outra para o fechar. O processo geralmente envolve três passos:
1. Abertura de Canal:
Primeiro, ambos os utilizadores apostam Bitcoin numa carteira multi-assinatura na rede BTC através da Lightning Network. Depois do Bitcoin ser apostado com sucesso e bloqueado, o canal de pagamento é aberto, permitindo que ambas as partes realizem transações fora da cadeia dentro deste canal.
2.Transações fora da cadeia:
Uma vez que o canal é aberto, todas as transações de transferência entre os utilizadores são processadas dentro da Lightning Network, e não há limite para o número dessas transações off-chain. Estas transações não precisam de ser submetidas imediatamente à mainnet Bitcoin, mas são instantaneamente completadas através do mecanismo off-chain da Lightning Network.
Este método de processamento off-chain aumenta significativamente a velocidade e eficiência das transações, evitando congestionamentos na rede principal do Bitcoin e altas taxas de transação.
3. Encerramento do canal e liquidação do razão:
Quando um dos utilizadores decide sair do canal, ocorre um ajuste final do razão. Este processo garante que todos os fundos no canal sejam distribuídos de acordo com o estado mais recente. Ambos os utilizadores depois levantam os seus saldos ajustados respetivos da carteira multi-assinatura, refletindo a distribuição real dos fundos no momento em que o canal é encerrado. Finalmente, a transação que representa o estado final do razão é submetida à Bitcoin mainnet.
As vantagens da Rede Lightning incluem:
Os desafios enfrentados pela Rede Lightning incluem:
A segurança da Rede Lightning tem um impacto direto na escalabilidade off-chain do Bitcoin e na segurança dos fundos dos utilizadores. Portanto, além dos itens de auditoria comuns para as cadeias públicas (detalhados no apêndice no final deste documento), a Rede Lightning também precisa de abordar os seguintes riscos de segurança-chave:
Ao contrário da Lightning Network, uma sidechain é uma blockchain independente que opera em paralelo com a mainchain (como a blockchain BTC) e interopera com ela através de um mecanismo conhecido como uma âncora bidirecional (2WP). O objetivo das sidechains é permitir funcionalidades adicionais e escalabilidade sem alterar o protocolo da mainchain.
Uma sidechain, como uma blockchain independente, tem o seu próprio mecanismo de consenso, nós e regras de processamento de transações. Pode adotar diferentes tecnologias e protocolos de acordo com as necessidades de cenários de aplicação específicos. Através do mecanismo de pino de duas vias, a sidechain comunica com a mainchain, garantindo que os ativos possam ser transferidos livre e seguramente entre elas. A operação do mecanismo de pino de duas vias geralmente envolve os seguintes passos:
O utilizador bloqueia BTC na mainchain. Uma entidade de confiança obtém e utiliza a Verificação Simplificada de Pagamento (SPV) para confirmar se a transação de bloqueio do utilizador foi confirmada.
A entidade confiável emite uma quantidade equivalente de tokens para o usuário na sidechain.
Após completar as suas transações, o utilizador bloqueia as restantes tokens na sidechain.
Após verificar a legitimidade das transações, a entidade confiável desbloqueia e liberta o valor correspondente de BTC para o utilizador na mainchain.
Nota 1: As entidades confiáveis desempenham um papel crítico no mecanismo de pino de duas vias, gerenciando o bloqueio e a liberação de ativos. Estas entidades devem possuir altos níveis de confiança e capacidade técnica para garantir a segurança dos ativos dos utilizadores.
Nota 2: A verificação SPV permite que um nó verifique a validade de uma transação específica sem baixar toda a blockchain. Os nós SPV só precisam baixar os cabeçalhos dos blocos e usar a Árvore de Merkle para verificar se a transação está incluída no bloco.
CKB (Rede Nervos) \
Nervos Network é um ecossistema de blockchain público de código aberto projetado para alavancar os benefícios de segurança e descentralização do mecanismo de consenso Proof of Work (PoW) do Bitcoin, ao mesmo tempo que introduz um modelo UTXO mais escalável e flexível para lidar com transações. No seu cerne está a Base de Conhecimento Comum (CKB), uma blockchain de Camada 1 construída em RISC-V e que utiliza PoW como mecanismo de consenso. Estende o modelo UTXO para o modelo de Célula, permitindo armazenar qualquer dado e suportar scripts escritos em qualquer idioma para execução como contratos inteligentes on-chain.
Stacks
Stacks conecta cada bloco Stacks a um bloco Bitcoin através do seu mecanismo de Prova de Transferência (PoX). Para facilitar o desenvolvimento de contratos inteligentes, Stacks projetou a linguagem de programação Clarity. Em Clarity, o obter-informações-de-bloqueio-de-queima?
a função permite a entrada de uma altura de bloco Bitcoin para recuperar o hash do cabeçalho do bloco, enquanto o altura-de-bloqueio-de-queima
A palavra-chave recupera a altura do bloco atual da cadeia Bitcoin. Estas funções permitem que os contratos inteligentes Clarity leiam o estado da cadeia base do Bitcoin, permitindo que as transações Bitcoin acionem contratos. Ao executar automaticamente estes contratos inteligentes, o Stacks estende a funcionalidade do Bitcoin. Para uma análise detalhada do Stacks, pode consultar o artigo de pesquisa anterior da Beosin:O que é Stacks? Que desafios podem enfrentar as Stacks da rede de camada 2 do BTC?
Vantagens das Sidechains
Desafios das Sidechains
A Camada 2 é um sistema blockchain completo, por isso os itens gerais de auditoria para blockchains públicas também se aplicam às sidechains. Para mais detalhes, consulte o apêndice no final deste artigo.
Além disso, devido às suas características únicas, as sidechains requerem algumas auditorias adicionais:
Rollup é uma solução de escalonamento da Camada 2 projetada para melhorar o throughput e eficiência de transações blockchain. Ao agregar um grande número de transações ("Rolling up") e processá-las off-chain, reduz a carga na cadeia principal, enviando apenas os resultados finais de volta para ela.
Rollup vem em dois tipos principais: zk-Rollup e op-Rollup. No entanto, ao contrário do Ethereum, a falta de completude de Turing do Bitcoin impede o uso de contratos inteligentes para verificação de prova de conhecimento zero (ZKP) diretamente em sua rede. Isso significa que soluções tradicionais de zk-Rollup não podem ser implementadas no Bitcoin. Então, como o zk-Rollup pode ser usado para alcançar a escalabilidade da Camada 2 do Bitcoin? Vamos explorar o projeto da Rede B² como exemplo:
Para realizar a verificação de ZKP no Bitcoin, a B² Network desenvolveu um script Taproot que integra a verificação de prova de conhecimento zero do zk-Rollup com o mecanismo de desafio de incentivo do op-Rollup. Aqui está como funciona:
Vantagens do Rollup:
Desafios do Rollup:
Dado que o Rollup é utilizado, os seus principais itens de auditoria de segurança são consistentes com os da Camada 2 da Ethereum.
Para além das soluções tradicionais de camada 2 do BTC, surgiram alguns novos protocolos de terceiros relacionados com o ecossistema BTC, tais como Babylon:
Babylon tem como objetivo transformar 21 milhões de BTC em ativos de staking descentralizados. Ao contrário de outras soluções de Camada 2 BTC, Babylon não se concentra em escalar a rede BTC. Em vez disso, é uma blockchain única com um protocolo de staking BTC especializado projetado principalmente para interagir com as cadeias de Proof of Stake (PoS). O objetivo é fazer staking de BTC para aumentar a segurança das cadeias PoS, abordando questões como ataques de longo alcance e riscos de centralização.
A arquitetura está dividida em três camadas:
Babylon opera assinando blocos finais na cadeia BTC para proteger cadeias PoS. Isto alarga essencialmente o protocolo de base com uma ronda adicional de assinaturas. Estas assinaturas na ronda final +1 têm uma característica única: são Assinaturas Únicas Extraíveis (EOTS). O objetivo é integrar pontos de verificação PoS na cadeia BTC, abordando as questões de longos períodos não vinculativos e ataques de longo alcance em sistemas PoS.
Vantagens de Babilônia:
Desafios da Babilónia:
O foco na segurança varia dependendo da implementação específica de protocolos de terceiros. Para Babilônia, alguns pontos-chave de auditoria de segurança incluem:
1. Segurança de Contrato Inteligente: Os contratos de staking em BTC são implementados através de scripts UTXO, que requerem atenção cuidadosa à sua segurança. 2. Segurança do Algoritmo de Assinatura: A segurança do algoritmo de assinatura utilizado para gerir o staking no contrato é crucial, pois afeta a geração e verificação de assinaturas. 3. Design do Modelo Econômico: O modelo econômico do protocolo, especialmente em termos de recompensas e penalidades, deve ser analisado para garantir que não leve à perda de ativos do usuário.
Como uma das primeiras empresas de segurança em blockchain a nível global especializada em verificação formal, a Beosin concentra-se num ecossistema abrangente de “segurança + conformidade”. A empresa estabeleceu sucursais em mais de 10 países e regiões em todo o mundo. Os seus serviços englobam produtos de conformidade em blockchain e serviços de segurança num único local, incluindo auditorias de segurança de código antes do lançamento do projeto, monitorização de riscos de segurança em tempo real e interceção durante a operação do projeto, recuperação de ativos roubados, combate à lavagem de dinheiro (AML) para ativos virtuais e avaliações de conformidade que cumprem os requisitos regulamentares locais. Damos as boas-vindas a projetos com necessidades de auditoria para contactar a equipa de segurança da Beosin.