Desarrollo de Soluciones para Bitcoin
StarkWare, un desarrollador de sidechains, junto con investigadores del Instituto Weizmann de Ciencias, ha logrado diseñar una solución para superar múltiples limitaciones del script de Bitcoin. Según un reciente artículo de investigación, su nuevo diseño busca facilitar el despliegue de contratos inteligentes complejos en la red de Bitcoin de una manera más eficiente en términos de capital. Asimismo, el sistema podría resultar significativamente más eficiente desde el punto de vista computacional.
Conección de ColliderVM
ColliderVM es un protocolo creado para habilitar la computación con estado en Bitcoin, permitiendo que procesos de múltiples pasos se ejecuten de forma segura a través de varias transacciones. Tradicionalmente, la salida del script de Bitcoin no es accesible para otros scripts, lo que dificulta la realización de cálculos complejos.
Los investigadores sostienen que ColliderVM podría facilitar el uso de Scalable Transparent Arguments of Knowledge (STARKs), un tipo de prueba de conocimiento cero, en Bitcoin sin necesidad de implementar cambios a nivel de consenso en la red. Esta arquitectura permitiría que Bitcoin verifique cálculos complejos fuera de la cadena, utilizando un mínimo de datos en la cadena.
Desafíos y Limitaciones
ColliderVM enfrenta las limitaciones inherentes a Bitcoin. Cada bloque puede contener hasta 4 millones de OPCodes y un único script de Bitcoin puede tener hasta 1,000 elementos de pila, lo cual complica la ejecución de cálculos complejos. Además, la ejecución sin estado implica que cada script opera sin memoria del estado anterior ni de cálculos intermedios, haciendo que las operaciones complejas sean poco prácticas.
“La implementación de BitVM, presentada en un artículo de Robin Linus en 2023 por la firma de investigación ZeroSync, permitió la ejecución de contratos inteligentes complejos en Bitcoin, aunque dependía de pruebas de fraude.”
Estas pruebas criptográficas tienen como objetivo demostrar que una transacción o cálculo se realizó incorrectamente, lo que puede llevar a acciones correctivas. Sin embargo, requieren que los operadores adelanten capital para cubrir posibles transacciones fraudulentas, un enfoque que, si bien eficiente, resulta costoso.
Innovaciones en ColliderVM
ColliderVM se basa en el artículo ColliderScript de noviembre de 2024, desarrollado por investigadores de StarkWare, la empresa de servicios web Cloudflare y el desarrollador de sidechains Blockstream. Este sistema utiliza un compromiso basado en colisiones de hash, lo que presenta un desafío para generar una entrada que, una vez pasada por una función hash, produzca una salida con características específicas. De esta manera, los operadores honestos requieren significativamente menos recursos computacionales que los actores maliciosos.
Un hash es una función matemática no reversible, que transforma datos arbitrarios en una cadena alfanumérica de longitud fija. Esta propiedad garantiza que es imposible revertir el cálculo para acceder a los datos originales, resultando en una especie de identificador único de los datos.
Este innovador sistema requiere muchas menos operaciones hash en comparación con BitVM, lo que reduce tanto el tamaño del script como el tiempo de procesamiento. Los investigadores de ColliderVM afirman haber disminuido el número de estas operaciones en al menos un factor de 10,000. La implementación del nuevo sistema podría hacer prácticamente viable una sidechain de Bitcoin basada en STARKs.
“Estimamos que la longitud del script de Bitcoin para la verificación de pruebas STARK se vuelve casi práctica, permitiendo su uso junto con otros sistemas de prueba basados en emparejamiento comunes en las aplicaciones de hoy.”
La Seguridad de STARKs
Los STARKs, un sistema de prueba ZK reconocido por su escalabilidad y naturaleza sin confianza (sin necesidad de configuración confiable), permiten validar características específicas de conjuntos de datos sin revelar su contenido. Aunque muchos de los primeros sistemas de prueba ZK requerían una configuración segura única basada en datos de “basura tóxica”, lo que generaba potencialmente riesgos de fraudes, los STARKs eliminan esta dependencia, contribuyendo a un sistema más confiable.
Tradicionalmente, la implementación de verificadores STARK requeriría scripts que exceden los límites de Bitcoin; no obstante, los investigadores de ColliderVM argumentan que sus estrategias más eficientes hacen que un script de verificación en la cadena para pruebas STARK sea “casi práctico”.
Perspectivas Futuras y Críticas
Bitcoin es ampliamente considerado como la blockchain más segura y confiable; sin embargo, sus críticos apuntan a la limitación de características en comparación con muchas altcoins. Existen sidechains como Liquid de Blockstream, pero estas no son completamente sin confianza. Andrew Poelstra, director de investigación de Blockstream, ha declarado que los sistemas basados en pruebas ZK son uno de los campos más emocionantes en el ámbito de la criptografía.
Cypherpunk, un desarrollador mencionado en el libro blanco de Bitcoin y cofundador de Blockstream, argumentó en un artículo de 2014 que se requería más desarrollo para implementar sidechains basadas en pruebas ZK sin confianza en Bitcoin. Sin embargo, incluso 10 años posteriores, un sistema basado en ColliderVM aún sería mínimamente confiable.
Conclusión y Agradecimientos
Los autores principales del estudio incluyen a Eli Ben-Sasson, cofundador de StarkWare, junto con los investigadores Lior Goldberg y Ben Fisch. Ben-Sasson ha sido un defensor desde hace tiempo del uso de pruebas de conocimiento cero para mejorar la escalabilidad de la blockchain.
En una entrevista reciente, Ben-Sasson expresó que una verdadera solución de capa 2 para Bitcoin debería garantizar “la seguridad de Bitcoin mismo“. Las soluciones actuales, por su parte, dependen de la confianza en firmantes o incentivos económicos enfocados en pruebas de fraude. No obstante, también se deben considerar las redes Lightning: “Asimismo, es importante reconocer que, por supuesto, existen redes Lightning hoy en día, que cuentan con la seguridad de Bitcoin.”
