Kasplex L2: uma solução de Rollup leve baseada em Kaspa

Introdução

Com o desenvolvimento da tecnologia blockchain, a escalabilidade e a programabilidade continuam a ser desafios cruciais, especialmente para blockchains que utilizam o modelo UTXO. A Kaspa, como uma blockchain pública de camada 1 que utiliza uma estrutura BlockDAG, alcançou alta taxa de transferência, mas carece de funcionalidades nativas de contratos inteligentes, uma limitação que outros sistemas UTXO (como o Bitcoin) também enfrentam. Para resolver esse problema, o ecossistema Kaspa desenvolveu o Kasplex L2, uma solução de segunda camada que implementa contratos inteligentes compatíveis com a Ethereum Virtual Machine (EVM) através de uma arquitetura baseada em Rollup.

Neste artigo, faremos uma análise técnica do Kasplex L2 do ponto de vista de instituições de segurança e pesquisa. Nosso objetivo é avaliar de forma abrangente seu design, implementação técnica e seu impacto na blockchain UTXO. Vamos explorar como o Kasplex L2 funciona, comparando-o com as Inscriptions do Bitcoin (como BRC-20), e discutir suas vantagens e limitações. Esta análise visa fornecer uma referência de discussão mais ampla para soluções de escalabilidade em blockchains do modelo UTXO.

Entenda a Kaspa Level 1 Chain: Blockchain UTXO de alta taxa de transferência

Kaspa é uma blockchain de camada 1 que utiliza uma estrutura BlockDAG, permitindo a geração paralela de múltiplos blocos. Este design é impulsionado pelo protocolo GHOSTDAG, permitindo que o Kaspa atinja uma alta taxa de transferência de 10 BPS. Ao contrário das blockchains baseadas em contas (como o Ethereum), o Kaspa utiliza o modelo UTXO, onde as transações são validadas através do consumo de saídas não gastas e da criação de novas saídas, garantindo assim um processo de validação eficiente.

Embora esta arquitetura se destaque em cenários de pagamento, ela enfrenta desafios em termos de programabilidade. O modelo UTXO é inerentemente sem estado, carecendo da capacidade de manter um estado persistente ou executar cálculos complexos — que são as funcionalidades chave necessárias para contratos inteligentes. Assim, as funcionalidades do Kaspa estão limitadas a transferências simples, o que também impulsionou o desenvolvimento de soluções de segunda camada para expandir suas capacidades.

Kasplex L2: para execução de contratos inteligentes baseado em Rollup

A ecologia Kaspa explora três soluções de camada 2 (L2): Sparkle, Igra L2 e Kasplex L2. Sparkle ainda está na fase teórica, Igra L2 ainda está na fase de desenvolvimento. Nossa análise foca no Kasplex L2, pois é a implementação mais próxima da maturidade até agora.

Kasplex L2 é uma solução de escalabilidade de segunda camada baseada em Rollup, que depende da camada principal para a ordenação de transações e disponibilidade de dados, enquanto transfere a carga computacional para a segunda camada. Neste design, a camada principal do Kaspa é responsável por determinar a ordem padrão das transações e garantir que seus dados sejam publicamente verificáveis, enquanto o Kasplex L2 executa bytecode EVM para implementar funcionalidades de contratos inteligentes.

Design e fluxo de trabalho técnico

O mecanismo central do Kasplex L2 é embutir o bytecode EVM na carga de transações da camada 1 do Kaspa. Seu processo pode ser dividido nas seguintes etapas:

Submissão de transação: o usuário submete uma transação à cadeia de nível Kaspa, onde a carga contém EVM bytecode. Por exemplo, a carga pode codificar uma chamada à função de um contrato inteligente HelloWorld().

Classificação de cadeia de primeiro nível: o BlockDAG da Kaspa classifica as transações dentro da sua estrutura DAG, fornecendo uma sequência de transações determinística.

Execução de camada 2: Kasplex L2 opera como um indexador, escaneando transações com carga na cadeia de nível 1, extraindo código de bytes EVM, executando-o na ordem especificada e atualizando seu estado. Transações inválidas ou em conflito (por exemplo, transações que tentam pagar duas vezes) serão descartadas.

Mecanismo de submissão de transações

Kasplex L2 suporta dois tipos de métodos de submissão de transações, cada um com impactos diferentes:

Submissão Canônica: As transações são submetidas diretamente ao L1 através de uma carteira compatível com Kaspa, sem a necessidade de nós de retransmissão, respeitando o princípio de descentralização dos sistemas de blockchain.

Submissão Proxied: As transações são submetidas através de um Relayer, para serem compatíveis com ferramentas EVM como o MetaMask. O relayer encaminha a transação para o Kaspa L1, garantindo que seja registrada antes de ser processada pelo L2. Este método prioriza a conveniência do usuário, mas introduz uma dependência do relayer.

O mecanismo de submissão de agentes garante a atomicidade ao exigir que todas as transações de segunda camada sejam ancoradas na cadeia L1. Se uma transação for gerada na L2, mas ainda não estiver registrada na cadeia de primeira camada, o intermediário a submeterá à cadeia L1 para confirmação. Este design previne transações "nativas" de L2 que contornam o consenso da cadeia L1, evitando riscos de segurança potenciais. A imagem abaixo ilustra dois caminhos de submissão:

Caminho padrão: Carteira → Kaspa L1 → Kasplex L2

Caminho do agente: MetaMask → Relé → Kaspa L1 → Kasplex L2

Você pode notar que as transações são realmente concluídas primeiro no L1, e só depois interpretadas pelo indexador L2. É assim que o Kasplex L2 funciona: o L1 primeiro finaliza os dados, e depois o L2 lê essa transação e atualiza o estado.

Comparação com Inscriptions de Bitcoin

Para entender melhor o Kasplex L2, é muito útil compará-lo com as Inscriptions do Bitcoin (particularmente o BRC-20). Ambos visam expandir a funcionalidade da blockchain do modelo UTXO aproveitando o L1 para armazenamento e ordenação de dados, mas existem diferenças na forma como são implementados e nos seus objetivos.

Semelhanças

Dados incorporados na L1: Kasplex L2 e BRC-20 irão incorporar dados nas transações da camada 1. O BRC-20 utiliza o Tapscript do Bitcoin (ativado pela atualização SegWit) para armazenar metadados dos tokens, normalmente através de um processo de três etapas: "compromisso (commit, hash de dados) → revelação (reveal, dados em si) → gasto (spend, transferência de tokens)". O Kasplex L2, por sua vez, incorpora código de bytes EVM na carga das transações Kaspa L1, realizando um ancoramento de operações L2 semelhante.

L1 como fonte de dados confiável: em duas situações, L1 fornece a ordenação das operações. O BRC-20 depende da blockchain do Bitcoin para a ordenação das transferências de tokens, enquanto o Kasplex L2 utiliza o BlockDAG do Kaspa para a ordenação da execução de contratos inteligentes.

Dependência de indexadores: Ambos dependem de indexadores off-chain para processamento. O indexador BRC-20 analisa transações de Bitcoin para rastrear o saldo de tokens, enquanto o indexador Kasplex L2 executa bytecode EVM para manter o estado do contrato inteligente.

ponto de diferença

Eficiência na implementação: O processo de três etapas do BRC-20 é uma adaptação do protocolo rígido do Bitcoin, enquanto o Kasplex L2 se beneficia do L1 mais cooperativo do Kaspa, permitindo a inserção de dados dentro da carga de uma única transação, reduzindo assim a complexidade e os custos do sistema.

Considerações de desempenho: o throughput do Bitcoin é de cerca de 7 transações por segundo, gerando um bloco a cada 10 minutos, o que torna o processo de Inscriptions lento e caro. A atualização de 10 BPS da Kaspa oferece uma vantagem de desempenho significativa, permitindo que o Kasplex L2 processe transações em maior escala de forma mais eficiente.

Escopo e Funcionalidade: BRC-20 foca principalmente na emissão e transferência de tokens, enquanto o Kasplex L2 suporta compatibilidade total com EVM, permitindo a execução de contratos inteligentes complexos, como protocolos DeFi ou mercados de NFT.

Flexibilidade do protocolo: O design do Bitcoin enfatiza a imutabilidade, forçando as soluções L2 a contornarem suas limitações. Embora o Kaspa também utilize o modelo UTXO, seu design L1 é mais flexível, permitindo uma integração mais estreita com soluções L2 como o Kasplex.

Esta comparação destaca um insight chave: embora ambos sejam semelhantes na ideia de utilizar L1 para armazenamento e ordenação de dados, o Kasplex L2 tira partido das vantagens da arquitetura da Kaspa, alcançando uma eficiência superior e funcionalidades mais abrangentes em comparação com as inscrições.

Avaliação do Kasplex L2: Vantagens e Limitações

Do ponto de vista da pesquisa técnica, o Kasplex L2 demonstra as seguintes vantagens e limitações significativas.

Vantagens

Expansão de funcionalidades: O Kasplex L2 expandiu com sucesso as capacidades do Kaspa ao suportar contratos inteligentes compatíveis com EVM, permitindo que ele suporte casos de uso como aplicações descentralizadas e tokenização, que não podem ser realizados na camada primária.

Utilização eficiente do L1: O Kasplex L2, com a ajuda do BlockDAG do Kaspa, realiza a ordenação de transações e a disponibilidade de dados, reduzindo ao mínimo a carga computacional da segunda camada, focando apenas na execução. Este design está altamente alinhado com a arquitetura de alta vazão do Kaspa.

Verificabilidade pública: Como todas as transações estão registradas na L1, a execução dos contratos inteligentes na Kasplex L2 pode ser verificada de forma independente ao reexecutar o bytecode EVM em ordem padrão, garantindo assim a transparência.

Limitações e riscos

Problemas de confiança dos indexadores: os indexadores L2 desempenham um papel crucial na execução de bytecode e na manutenção de estados, mas existe o risco de comportamentos maliciosos dos indexadores, como manter estados falsificados em particular, enquanto fornece a raiz Merkle para o exterior. Resolver esse problema requer a criação de uma rede descentralizada de indexadores e a introdução de mecanismos de incentivo ou penalização econômica.

Desafios de reorganização: Embora o BlockDAG do Kaspa seja eficiente, o mecanismo de bloqueio paralelo pode levar à reorganização de blocos recentes. Isso forçará o L2 a reverter e reexecutar transações, aumentando a complexidade do sistema e gerando um certo risco de dupla despesa de zero confirmação no L2.

Insights sobre o modelo de blockchain UTXO

Kasplex L2 fornece um estudo de caso sobre a expansão da programabilidade de blockchains com modelo UTXO, que pode servir como referência para sistemas como o Bitcoin. Tanto o Kaspa quanto o Bitcoin são limitados no suporte a contratos inteligentes devido ao design UTXO, mas a maior capacidade de processamento do Kaspa e sua arquitetura L1 mais flexível criam um ambiente mais favorável para soluções L2.

Para o Bitcoin, o design do Kasplex L2 propõe as seguintes direções a serem exploradas:

Integração de repetidores: O mecanismo de submissão de agentes demonstra como integrar ferramentas EVM com blockchains UTXO, esse conceito pode ser aplicado em soluções de segunda camada como BitVM do Bitcoin.

Execução baseada em indexadores: Utilizando indexadores para executar cálculos fora da cadeia e ancorar dados na L1, de forma a se alinhar com o modelo de Inscriptions do Bitcoin, pode inspirar novas ideias de expansão de programabilidade.

Do ponto de vista da pesquisa, o Kasplex L2 é um experimento valioso, que demonstra as diferenças do blockchain UTXO em termos de throughput e flexibilidade do protocolo, e qual o impacto que isso tem na viabilidade das soluções L2. Os resultados da pesquisa podem servir como referência de design para todo o ecossistema blockchain, especialmente para aqueles sistemas que priorizam a descentralização e a segurança em vez da programabilidade nativa.

Conclusão

Kasplex L2 é uma implementação técnica confiável baseada em Rollup, que, ao utilizar o L1 da Kaspa para ordenação de transações e disponibilidade de dados, oferece suporte a contratos inteligentes compatíveis com EVM. Nossa análise destaca sua eficiência em aproveitar o BlockDAG de alta taxa de transferência da Kaspa, bem como sua capacidade de expansão através da compatibilidade com EVM. Acreditamos que o Kasplex L2 tem uma contribuição prática para a pesquisa de soluções L2 em blockchains do modelo UTXO. A comparação com as Inscriptions do Bitcoin revela semelhanças em princípios compartilhados, assim como o impacto do design do L1 na viabilidade do L2. Para pesquisadores e desenvolvedores, o Kasplex L2 oferece uma perspectiva sobre a interseção de escalabilidade, programabilidade e descentralização nos sistemas de blockchain.

referência

Kasplex Github. [Online]. Disponível:

Kaspa Research, “Sobre o Design de zk-Rollups Baseados no Consenso DAG Baseado em UTXO do Kaspa,” 2024. [Online]. Disponível:

Um agradecimento especial ao nosso pesquisador do BitsLab @ZorrotChen, obrigado pela sua contribuição para este artigo!