El pasado 24 de julio de 2024, BitVMX, un innovador proyecto de la empresa Rootstock Labs, marcó un hito histórico en el ecosistema de Bitcoin. Por primera vez se ha logrado verificar interactivamente una prueba SNARK en Bitcoin y se ha hecho utilizando la tecnología de BitVMX. Este avance, que no requiere cambios en el protocolo de Bitcoin, como lo haría OP_CAT, abre la puerta a un nuevo horizonte de posibilidades para la criptomoneda más famosa del mundo.

El anuncio fue realizado por Javier Álvarez Cid-Fuentes, Head of Research & Tech Strategy at RootstockLabs, en su cuenta de X:

Con ello, BitVMX se convierte en la primera máquina virtual basada en BitVM en operar dentro de la cadena de Bitcoin. Este gran logro se consigue aprovechando las capacidades de Bitcoin para lanzar un smart contract avanzado para validación de pruebas SNARK. Puedes ver la prueba incluida en un bloque de Bitcoin en este enlace.

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¿Qué es BitVMX y quiénes han desarrollado su tecnología?

BitVMX es una máquina virtual on-chain para Bitcoin que permite la ejecución de programas arbitrarios en la red de Bitcoin de forma optimista. La tecnología se basa en un juego de desafío-respuesta introducido en BitVM y permite la creación de una CPU de propósito general que puede ser verificada en Bitcoin.

Lo más relevante de todo es que BitVMX es compatible con el set de instrucciones RISC-V y utiliza cadenas de hash de rastros de programas, registros mapeados en memoria y un nuevo protocolo de desafío-respuesta. El hecho de que sea compatible con RISC-V permite BitVM hacer cosas que no se pueden hacer con otras VMs existente (ej: Ethereum Virtual Machine). Por ejemplo, podría ser posible crear sistemas operativos completos (ej: un GNU/Linux) que se ejecuten dentro BitVMX, para tener el primer GNU/Linux capaz de funcionar enteramente sobre blockchain. Sería un logro técnico sin igual facilitado por BitVMX.

Además, BitVMX presenta un nuevo protocolo de enlace de mensajes como medio para permitir la comunicación autenticada entre los participantes, lo que proporciona una base para el juego de verificación que utiliza un grafo de transacciones previamente firmadas para admitir interacciones de desafío-respuesta.

El equipo que se encuentra detrás de este desarrollo está formado por investigadores y desarrolladores de Rootstock Labs, una empresa de tecnología blockchain enfocada en el desarrollo de soluciones escalables y seguras para la red de Bitcoin. El equipo está liderado por Javier Álvarez Cid-Fuentes, Head of Research and Tech Strategy en Rootstock Labs y Fairgate Labs. En el proyecto también ha aportado su conocimiento y experiencia una enorme comunidad de desarrolladores y colaboradores.

¿Cómo funciona BitVMX dentro de Bitcoin?

BitVMX permite la ejecución de programas arbitrarios en la red de Bitcoin de forma optimista, lo que significa que si todas las partes están de acuerdo con el resultado de una computación off-chain, no se realiza ninguna computación on-chain. En caso de disputa, se lleva a cabo una interacción on-chain formal para resolver la disputa a través de un juego de desafío-respuesta.

Para ello, se crea una UTXO (salida no gastada) con un constraint de gasto que depende del resultado de la ejecución de un programa predefinido con una entrada dada. En su forma más simple, BitVMX es un protocolo de dos partes donde la primera parte es el prover (también llamado operador) y la segunda parte es el verificador. Cuando el operador quiere acceder a los fondos bloqueados en la UTXO, afirma que ha ejecutado el programa correctamente para alguna entrada de interés mutuo y comparte esa entrada con el verificador.

Si el verificador no impugna esta afirmación, el operador puede acceder a los fondos después de un tiempo de bloqueo. El tiempo de bloqueo permite al verificador ejecutar el programa localmente con la entrada informada y verificar la afirmación del operador. Si el verificador detecta un engaño, puede impugnar al operador y ambos entran en un protocolo de disputa (juego de verificación) en la cadena de bloques de Bitcoin.

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Una enorme mejora

BitVMX mejora el diseño original de BitVM simplificando la forma en que se representan las computaciones. El protocolo requiere que ambas partes ejecuten el programa localmente y generen simultáneamente una traza de ejecución y una cadena de hash, con un hash para cada paso.

La cadena de hash se construye mediante la concatenación del rastro del paso actual con el hash del paso anterior y luego el hash resultante se asegura mediante una función de hash segura. A partir de un estado inicial, cada hash de paso es computacionalmente irrefutable y parte de una cadena de hash recursiva. Cualquier diferencia en la traza de ejecución del programa entre las partes dará como resultado cadenas de hash divergentes.

La representación de trazas permite que BitVMX realice búsquedas n-arias, en lugar de solo binarias, como en BitVM. Esto puede reducir significativamente el número de desafíos necesarios para encontrar el paso computacional en conflicto. Una vez que se ha localizado una falla, se pueden utilizar una variedad de desafíos especialmente diseñados para determinar la naturaleza exacta de dicha falla.

Un ejemplo de su potencial

Por ejemplo, BitVMX utiliza un nuevo protocolo de desafío-respuesta para detectar lecturas de memoria incorrectas basándose en el seguimiento de la última vez que se escribió una palabra de memoria. Así, todas las respuestas proporcionadas por el responder están vinculadas únicamente a un desafío específico. El desafiante puede utilizar la propia respuesta del responder en etapas posteriores del protocolo para probar el engaño y finalmente obligar a un operador deshonesto a ceder los fondos.

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Al final, el uso de la respuesta firmada del responder ayuda a que BitVMX evite el uso de transacciones en cadena para probar las equivocaciones, lo que resulta en un protocolo más sencillo. Las equivocaciones se pueden utilizar, como en BitVM, simplemente no son fundamentales para BitVMX.

Nuevos aportes a Bitcoin

Gracias a todo esto, BitVMX permite la ejecución de programas arbitrarios en la red de Bitcoin de forma optimista, lo que abre la puerta a un sinfín de posibilidades para el ecosistema Bitcoin. Algunas de las capacidades que aporta BitVMX a Bitcoin son:

• Ejecución de contratos inteligentes: BitVMX permite la ejecución de contratos inteligentes en la red de Bitcoin de forma optimista, lo que permite la creación de aplicaciones descentralizadas (dApps) más complejas y sofisticadas. Hablamos de obtener no solo la capacidad de smarts contracts que vemos en redes como Ethereum o Solana, sino de incluso en superarlas debido a la forma en como está pensado y desarrollado BitVMX y su arquitectura basada en RISC-V.
• Mejora de la escalabilidad: BitVMX permite la ejecución de programas arbitrarios en la red de Bitcoin de forma optimista, lo que permite una mayor escalabilidad y un mayor número de transacciones por segundo. De hecho, la escalabilidad de BitVMX crece no solo con el aumento de nodos dentro de la red, sino que también podría crecer con la llegada de hardware específico que acelere las operaciones dentro de BitVMX.

El futuro de BitVMX en Bitcoin

Dicho todo lo anterior, el futuro de BitVMX en el mundo Bitcoin es prometedor. Esta tecnología sin duda alguna representa un hito importante en el desarrollo de la tecnología de Bitcoin y abre la puerta a un sinfín de posibilidades para su ecosistema. Algunas de estas posibilidades futuras son:

• Integración con otras tecnologías blockchain: BitVMX puede integrarse con otras tecnologías blockchain para permitir la interoperabilidad entre diferentes cadenas de bloques y la creación de aplicaciones descentralizadas más complejas y sofisticadas.
• Desarrollo de nuevas aplicaciones descentralizadas: BitVMX permite la ejecución de contratos inteligentes en la red de Bitcoin de forma optimista, lo que permite la creación de nuevas aplicaciones descentralizadas más complejas y sofisticadas.
• Mejora de la privacidad y el anonimato: BitVMX permite la verificación interactiva de pruebas SNARK en la red de Bitcoin sin necesidad de realizar cambios en el protocolo, lo que permite una mayor privacidad y anonimato en las transacciones.

BitVMX representa un hito significativo en el desarrollo de Bitcoin y la tecnología blockchain en general. Con su capacidad para ejecutar programas arbitrarios en la red de Bitcoin y verificar los resultados de forma interactiva, BitVMX tiene el potencial de transformar la forma en que se utilizan y desarrollan las aplicaciones en la red de Bitcoin. No obstante, aún quedan muchos desafíos por superar. Como la implementación completa de la tecnología (que se espera termine en 2025) y la adopción por parte de la comunidad de Bitcoin. Con todo, el futuro de BitVMX en el mundo Bitcoin parece ser prometedor.