Bitcoin Layer2:擴容方案、挑戰與未來展望

中級Feb 08, 2024
本文探討比特幣 L2 技術的髮展前景及其對市場的潛在影響。
Bitcoin Layer2:擴容方案、挑戰與未來展望

1. 引言

隨著比特幣網絡的日益增長和銘文技術的蓬勃髮展,BTC 生態正處於一個關鍵的轉折點。市場對擴容解決方案的需求日益增長,特別是在銘文技術推動下,網絡資源的競爭加劇和交易費用的上升成爲了亟待解決的問題。本篇研報深入探討了比特幣 L2 技術的髮展前景及其對市場的潛在影響,尤其關註了如何通過 L2 技術引入 BTC 資産和提高安全性。我們將詳細分析側鏈、Rollup、DA 層(數據可用性層)等 BTC L2 技術的不衕實現方式,以及它們如何吸引 L1 BTC 的存入和創造新資産的能力。

衕時,在銘文技術確立了新的資産分髮浪潮後,我們即將麵對新的挑戰和機遇。依靠公平分髮或 meme 敘事所能達到的市值上限,凸顯了需要進一步建設以突破天花闆的迫切性。在此過程中,功能的提供和底層資産的定義顯得更加關鍵。基於銘文的側鏈不僅能降低用戶進入門檻,而且通過提供完整的智能合約能力,爲銘文引入 DeFi、SocialFi、GameFi 等全新玩法。麵曏索引器編程的概念提出了一種從銘文本身原生屬性出髮,考慮功能和業務擴展的全新思路,這不僅可以減輕服務器壓力,還可能引領創建一條全新的銘文鏈。

四波衝擊

比特幣生態正在經歷一繫列變革性的衝擊,這些衝擊不僅定義了社區的共識過程,還推動了技術和文化的大幅髮展。從公平分髮的共識到 BTC 文化的文藝覆興,再到「基於銘文」的擴容方案的爆髮,以及最終追求更完善的擴展方案,比特幣生態正處於快速演變之中。

第一波是社區對公平分髮的共識過程,BRC20 創造了完全不衕於 FT 與 NFT 的新類型資産,這是區塊鏈上的第一性創新,併代錶了平民文化的崛起。

第二波我們正在經歷,這是 BTC 文化的文藝覆興,大資金、交易所也參與了共識。衕時更多的開髮者加入銘文世界,推出了許多優秀的協議,併溢出到了更多的鏈上。 BTC 的文化在壓倒一切,這當然也引髮了一些其他的問題。

第三波可能是「基於銘文」擴容方案的爆髮。第二波的大髮展促進了 BTC 生態的繁榮,但對 BTC 網絡資源的競爭,最終與 BTC 保守主義者們産生了矛盾。衕時,糟糕的用戶體驗阻隘了更多的用戶進場。因此,對銘文本身的擴容 ( 而不是對 BTC 擴容 ) 顯得緊急且必要,但直接開髮基於 BTC 的二層擴容方案 ( 如 Bitvm) 難度高,耗時久。因此,妥協的方案將首先被採用,可能在未來的半年裡,我們將看到大量以銘文爲原生資産 ( 不衕於 stx)、通過跨鏈等方式引入主鏈銘文的 BTC 的新側鏈。

第四波代錶著「基於 BTC」的最終擴展方案的完全成熟,這包括完整的智能合約能力、更好的性能、與 BTC 共享的強安全性。高價值的銘文資産會對安全性提出更多的要求,更原生、更具備正統性、安全性更高的二層擴容方案變得重要。這要求二層將 BTC 鏈作爲 DA 層使用,上傳 proof,甚至允許 BTC 網絡對進行驗證,比如 BitVM 與 Atomicals 協議的 AVM。在強正統性保障下,BTC 會更多地被吸入銘文生態。

最終,我們將得到幾乎完全與ETH 及其L2 無異的體驗、性能與智能合約功能,但背靠BTC 的龐大社區與資金,衕時以「公平分髮」爲核心文化,以「銘文」爲原生資産的全新生態。

挑戰與機遇併存

銘文的大髮展促進了 BTC 生態的繁榮,但也加劇了 BTC 網絡資源的競爭,過高的 fee 成本,與未來可預見的 BTC 的上漲,也在不斷地增加 BTC 生態玩家的進入門檻。這促使了人們更多地討論 BTC 的擴容方案,也吸引了社區與投資者的註意。當然,人們非常默契地避開了直接升級 BTC L1 的擴容方案,最激進的討論,也無非是解除一些 OP 腳本的封印,在 Taproot 下繼續挖掘 BTC 的剩餘潛力(如 CTV 與 CAT 的討論)。

在 ETH 的 Rollup 與模塊化的髮展和理論成果上,BTC Layer2 成爲了擴容討論的主流,也是見效最快的方案。首批項目也將在未來的兩三個月上線,併成爲炒作的絶對主流敘事。由於 BTC 治理的高度去中心化,沒有「教會」引導社區,因此其 L2 設計也是百花齊放。本文就將從市場上典型的 BTC L2 與相關協議入手,一窺 BTC 擴容的可能性。

這裡大緻將 BTC L2 分爲側鏈、Rollup、DA 層、去中心化索引等方式,將我認爲類似的項目放在一起説明。 BTC 的擴容方案還無人有權做出定義,因此我的實際分類併不嚴謹。

本文重點從偏實現方案的角度來探討,很多設計都還在紙麵階段。在二層資産的競爭上,技術與安全性決定的是項目的下限。技術是車票,頭等艙、經濟艙甚至掛票都有可能。但從資産的角度來看,一個是L2 本身創造資産的能力,不管是引入銘文,還是自己拉盤,僅從技術層麵上來無法評估;第二個,能否吸引L1 的BTC 存入將是核心競爭力,這就非常看重橋接的安全性,畢竟「not my keys not my Bitcoins」是核心教義了,這就與方案設計非常相關。

BTC 生態的採用是否會在未來超越 ETH?本文也許能給你一些參考。

在展開關於 BTC L2 的技術分析前,首先需要介紹前置科技,Taproot 升級帶來的幾點改變:

  1. Schnorr 簽名爲 BTC 引入了最多 1000 個參與者的多重簽名方法,這是很多 L2 橋的實現基礎;
  2. MAST 允許多個 UTXO 的腳本通過 Merkle 樹的方式組合,實現更覆雜的邏輯,這爲 L2 上證明繫統提供了可能性;
  3. Tapscript 升級了比特幣腳本,允許驗證一繫列腳本,來決定 UTXO 是否能被花費,這爲 L2 的提款、罰沒等操作提供了可能。

2. BTC L2 技術概覽

側鏈

通過創建與主鏈平行的鏈來實現擴容,側鏈可以有自己的共識機製和區塊生成規則,通過跨鏈橋與 BTC 主鏈進行資産互通。

一切爲了能用,能用就是一切。側鏈優勢就是見效快,以快速髮展業務邏輯爲主。其安全性基本隻與它的網絡本身有關,屬於是 BTC 安全性這列火車上的「掛票」,最重要的部分就是 BTC 的跨鏈橋,這是唯一的連接點。

1.@BTClayer2BEVM

實際上大部分 BTC L2 都如 BEVM 一樣,延續了 ETH 擴容中側鏈的思路。 BEVM 通過 Taproot 的能力在 BTC 的 L1 上部署一個多簽地址,併運行者一個 EVM 側鏈,在 EVM 中部署了接受 BTC 提取請求的智能合約。 BEVM 的 GAS 使用的是跨鏈後的 BTC。充值時,橋的運行者衕步BTC 數據併通知側鏈,BEVM 節點還運行了輕客戶端,衕步BTC 區塊頭驗證充值;提款時,橋的托管人進行簽名,收集到一定數量的簽名後(門限),提取BTC 的交易就會髮出。這實現了側鏈與 BTC 的資産互通。

與傳統 $RSK $STX 方案不衕的是,BEVM 使用 Taproot 的 BTC 多簽實現了門限簽名,橋的管理者理論上可以更多,這爲 BTC 跨鏈增加了一定的容錯性,更去中心化。但 BEVM 併不會使用 BTC 的任何安全性保障,僅實現了 BTC 資産互通。其節點運行了自己的內部共識與 EVM,不在 BTC 網絡中上傳證明,因此沒有 L1 DA。網絡的交易抗審查屬性依靠網絡本身,因此如果節點拒絶打包你的 BTC 提款交易,你將無法再從 L1 上穫取 BTC,這是潛在的風險。

這種方式的好處在於能快速實現與驗證,BEVM 自行實現的 Taproot 多簽在橋的安全性上也更進一步,是目前少數上線主網的 BTC 側鏈。

2.@MapProtocol地圖橙色

Map 也是一種 EVM 架構的銘文側鏈,選擇將 BTC L1 的 BRC20 跨鏈到 EVM 上,運行一些低成本的業務。 Map 運行了一個增強的BRC20 索引器,用戶從BTC 上跨鏈BRC20,需要髮送新交易在Json 中插入目標鏈、目標地址等信息,從而被Map 索引到,出現在側鏈上;提款BRC20 則由Map Pos 機製下的簽名委員會多簽髮起BTC 交易。 BRC20 的賬本其實在索引中運行,BTC L1 本質上是其可用數據源。

利用側鏈較低的費用,Map 鏈上運行著 BRC20 的 Mint 工具 LessGas,與銘文市場 SATSAT,併通過 Roup 進行 BRC20 的跨鏈。以銘文爲核心的思路頗具特色,吸引了一批用戶。 Map 使用經典的 PoS 共識機製,曏 BTC L1 上傳檢查點數據來增強其安全性,可防範長程攻擊。

3.@BitmapTech梅林鏈

由 BRC420 髮布的 BTC 的側鏈。 Merlin Chain 選擇使用cobo 錢包的MPC 方案來實現BTC 的跨鏈,這看起來是個相對保守的選擇:MPC 的簽名者數量較少,相比Taproot 升級後的BTC 多簽,在安全性上還有一些差距,但好在MPC 已經久經驗證。

Merlin 使用了 ParticleNtwrk 的賬戶抽象,可以繼續使用比特幣的錢包和地址與側鏈交互,不改變用戶習慣,這一點值得點贊。相比起來,讓比特幣用戶再回到 Metamask 做交互,這種設計就顯得怠惰且簡單粗暴了。

BRC420 與 Bitmap 熱度夠高,已經積纍了很多的用戶群體。 Merlin 繼續圍繞銘文開展業務,支持多樣的銘文資産從 L1 的跨鏈,併在側鏈上提供新銘文的銘刻服務。

4.@dfinity比特幣

ckBTC 是 ICP 中通過純密碼學方案,實現的 BTC 的跨鏈集成,不依賴任何第三方的橋或托管。 ICP 是一條獨立運行的 L1 區塊鏈,共識由其獨特的 BLS 門限簽名方案保證。與共識算法的門限簽名綁定的 ChainKey 技術,允許了 ICP 整個網絡共衕管理一個 BTC 的門限簽名地址,接受 BTC,併通過共識下的聚合簽名,來控製這個地址下的 BTC,實現提款。 ICP 還在自己的網絡中,使用賬戶模型覆原了 BTC 的全部 UTXO,網絡中的智能合約可以讀取 BTC 的狀態,這約等於在 ICP 網絡中運行了 BTC 全節點。

由於此門限簽名直接與 ICP 網絡的共識算法強綁定,ckBTC 的安全性隻與 ICP 網絡與 BTC 網絡有關,不引入額外的第三方信任假設。因此,ckBTC 的中 ICP 使用的 ChainKey 門限簽名方案,是目前最安全的 BTC 橋思路。但對於提款者來説,如果 IC 網絡宕機或拒絶交易,就沒法強製從 BTC L1 上提款。衕時,ICP 作爲獨立 L1,安全性由自身保證,與 BTC 併無關繫。

DA 層

DA 層 通過在 BTC 鏈上存儲數據,但將計算外包給鏈下或其他鏈處理,旨在利用 BTC 的安全性衕時提高處理能力。

BTC 是世界上最穩固的可信數據源,沒有之一,因此使用比特幣作爲可信數據的源頭,就變得非常理所當然。衕樣,有著 @CelestiaOrg的 DA 的理論基礎,BTC 的數據存儲雖然非常昂貴,但也有了作爲 DA 層的共識基礎。本質上來説,Ordinals 與整個銘文生態,其實都是利用了 BTC 作爲 DA,幾乎所有的「BTC L2」都會曏 BTC 傳送數據,但這更像是一種形式主義,代錶著美好的願景。下麵是一些較有特色的設計。

1.@nubit_org他要結婚了

Nubit 是一個爲 BTC 擴展數據可用性場景的 DA 協議,因爲其融資有 Bounce Finance 與 domo 的參與而被關註。簡單來説,Nubit 通過運行 POS 共識組織了一條類似於 Celestia 的 DA 鏈,併定期將 Nubit 本身的 DA 數據如區塊頭、交易默剋爾樹根等上傳到 BTC L1 中。如此,Nubit 本身就由 BTC L1 保存其 DA,而 Nubit 又將自己鏈上的存儲空間作爲 DA 出售給用戶與其他 Rollup 鏈(DA 套娃)。 Nubit 本身沒有智能合約能力,需要有 Rollup 基於其 DA 搭建。用戶曏Nubit 自身的DA 層上傳數據,這些數據經過Nubit 的POS 共識確認後,將進入「軟確認」狀態,而Nubit 又會在一段時間後,將鏈的數據根上傳到BTC L1, BTC 交易完成後,最初用戶上傳至Nubit 的數據才會進入最終確認狀態。這之後,用戶需要再去 BTC L1 中上傳數據的標簽,這是用於在 Nubit 全節點的默剋爾樹中查詢原始數據。

Nubit 網絡的 Pos 共識早期由 Babylon 的 BTC POS 質押支持 ( 將在下文介紹 )。用戶通過 BTC 來支付存儲費用,爲此 Nubit 使用了閃電網絡來接受 BTC,狀態通道不存在橋的問題,用戶可以通過取消通道進行緊急提款,不需要與 Nubit 的 Pos 網絡本身交易。看起來,Nubit 似乎是一個比特幣生態版本的 Celestia,沒有添加覆雜的智能合約功能,也是用來最去中心化的閃電網絡進行 BTC 的支付,相對簡潔。雖然閃電網絡足夠去信任,但是使用體驗併不夠好,難以支持大資金的進出 ( 狀態通道耗盡問題 )。 Nubit 與 BTC 一層的關繫比較單薄,鏈本身的安全不被 BTC 擔保,在 BTC 上的數據也僅被 Nubit 的節點客戶端驗證。

Rollup 與銘文數據爲什麽需要去 Nubit 包裝一層,而不直接上傳至 BTC?這可能是 Nubit 最需要回答的問題,低廉的費用可能併不能作爲核心的驅動。相對 BTC DA 最大的優勢,可能是 Nubit 的 DA 支持了輕節點的抽樣數據驗證(DAS),這是 BTC 網絡無法實現的,這意味著驗證 DA 不再需要用戶下載 BTC 的全節點。不再是 fully-on-Bitcoin 的銘文還能穫得社區共識嗎? Nubit 嘗試使用自己鏈的 DA 替代 BTC L1 鏈的 DA,麵對的可能不是技術的質疑,而是社區共識的巨大挑戰。當然,這也是巨大的機會。

2.@Veda_比特幣吠陀

Veda 協議讀取 BTC L1 上特定的 Ordinals 刻録,將其作爲交易請求,在 BTC 鏈下的 EVM 中執行。用戶在 BTC L1 上通過 BTC 私鑰簽名一個符合 EVM 的交易,然後再去 BTC 上鑄造爲銘文。 Veda 的 EVM 節點會掃描 BTC 區塊,一旦交易被 BTC 確認,EVM 就會執行請求,産生狀態變化。實際上,這就是將 BTC 當作了 Veda EVM 的待確認交易池。不過因爲 BTC 的性能遠低於 ETH 的 EVM,而且一定時間裡寫入 BTC 區塊的數據有限,所以 Veda EVM 一定能執行掉上傳到 BTC 上的所有 EVM 請求。

BTC 是 Veda 所有狀態的數據源,任何人都可以通過掃描全部的 BTC 區塊中的 Veda 請求,覆原出 EVM 的完整狀態。因此可以樂觀地信任 Veda EVM,不存在任何覆雜的安全性假設。但是,Veda 無法擴展 BTC 的性能。可以把 Veda 看做一個區塊間隔 10 分鐘,TPS 爲 5,但擁有數萬個節點與巨大 Pow 算力的以太坊網絡。它隻是對 BTC 的功能進行了擴展,添加了智能合約能力。這在本質上併不解決資源競爭的問題。

3.@babylon_chain巴比倫

Babylon 是一套幫助其他區塊鏈共享 BTC 安全性的協議,這包函了兩個部分,比特幣質押服務與比特幣時間戳服務。 Babylon 允許通過質押 BTC 爲 Pos 鏈提供經濟型的安全保障(類似 ETH 的 restake),質押過程完全以密碼學的方式運行,不需要依靠任意的第三方橋與托管方。

BTC 質押者可以在BTC 上髮送一個具備兩個UTXO 輸出的交易實現質押,第一個UTXO 寫入了一個時間鎖腳本,到期後質押者可以使用自己的私鑰解鎖BTC;另一個UTXO 轉給了一個臨時比特幣地址,這個地址的公私鑰對滿足「可提取的一次性簽名EOTS」的密碼學標準。當 BTC 質押者運行一個 POS 鏈的節點時,驗證了唯一的有效區塊後,使用 EOTS 私鑰對它簽名。

如果質押者(也是這個POS 鏈的驗證者)保持誠實,每次隻簽名一個有效區塊,那麽它將穫得POS 鏈的驗證者獎勵;如果它試圖作惡,在衕一區塊高度衕時簽名了兩個區塊,那麽它的EOTS 私鑰就會被反推出來,任何人都可以使用這個私鑰去BTC 鏈上轉走質押的BTC,實現罰沒。以此督促質押者保持誠實。 Babylon 還提供了 BTC 時間戳的服務,也就是將任意區塊鏈的檢查點數據上傳至 BTC 的 op_return 中,從而增加安全性。

上文的 Nubit 就計畫使用 Babylon 的 BTC 質押服務來加強安全性。 Babylon 在處理 BTC 的存取、罰沒上,使用了純密碼學的方案,安全性很高。但對於使用質押服務的鏈來説,這在經濟學層麵上進行了製約,與 ETH 的 Rollup 方式等比較,在可驗證上還有一些距離。時間戳服務雖然將 L2 數據上傳了 BTC,但直接檢查 BTC 全部區塊需要下載全節點,門檻較高。衕時 BTC L1 沒有智能合約,也無法驗證這些數據的正確性。

卷起

Rollup 利用 BTC 的數據層來存儲狀態和交易數據,但將計算和狀態變化放在鏈下處理,通過提交證明或狀態更改的數據回到 BTC 主鏈來確保安全性。

BTC Rollup 核心問題在於驗證。通過 Ordinals,比特幣可以存儲各種數據,成爲一個高度安全的數據庫。將 Rollup 的證明數據上傳到 BTC 網絡中,的確能保證其無法被篡改,但這不能確保 Rollup 內部交易的有效性和正確性。大多數 BTC Rollup 可能會選擇主權 rollup(客戶端驗證)的方式,驗證者在鏈下衕步 Rollup 的全部數據,併自行檢查。但這也無法利用比特幣最強的能力,即數十萬個節點的的 POW 共識,來擔保 Rollup 的安全。最理想的狀態,當然是讓 BTC 網絡能去主動驗證 Rollup 的證明,像 ETH 一樣,併拒絶掉無效的區塊數據。衕時,也要確保 Rollup 中的資産可以在最極端的情況下,去信任的提取到 BTC 網絡中,即使是 Rollup 的節點 / 排序器一直宕機或拒絶接受交易,仍然可以通過安全逃生通道取出。這對於沒有智能合約,隻有腳本執行的 BTC 來説,也許能利用 MAST 的能力將腳本組合爲邏輯電路,實現可驗證,雖然難度較高,但屬於 BTC 最原生的思路。

1.@零衕步_比特虛擬機

BitVM 是 BTC 上最受關註的擴展協議,是 BTC 的一種 Optimistic Rollup。 BitVM 創新地在提出了一種在BTC 上進行欺詐挑戰的方式,證明者與挑戰者進行都在一個交易中存入衕等數量的BTC 進行對賭(作爲輸入),而這個交易輸出將包含一個邏輯電路。 BTC 的腳本可以看做處理最簡單邏輯的邏輯門,邏輯門就是計算機的最基本組成部分。邏輯門電路如果通過一種樹狀的方式互相組合,就能形成一個包函特定邏輯的電路(你可以想象一下三體中秦始皇的人列計算機)。

BitVM 在大量的 BTC 腳本組成的電路中寫入了一個欺詐證明,這個證明的電路結構根據 Rollup 中排序器打包的一繫列節點決定。挑戰者可以不斷曏這個欺詐證明電路上傳 hash 值,驗證者不斷地運行對應的腳本,併揭示輸出,來證實其結果正確。在一繫列的交易下,挑戰者可以不斷挑戰證明者,直到證明者證實了每個電路門都是正確的。由此,BTC 網絡就完成了對 Rollup 的驗證,證明者就可以領會自己的資金。否則,挑戰者就會穫得證明者質押的 BTC。用一種好理解的方式來講,BitVM 與 BTC 的關繫好像 OP 之於 ETH 網絡,其安全性在所有擴容方案中最高。 BitVM 會産生的交易數量非常龐大,成本不菲,而且在參與雙方進行鏈上驗證前,需要進行大量的預簽名,也就是需要大量的鏈下計算。

當然,與 ETH 的 Optimistic/ZK Rollup 不衕的是,BitVM 併沒有緊急的 BTC 提款通道,L2 網絡中至少有一個誠實的節點才能完成正常退出。不過這已經是目前 BTC L2 能做到的最高安全保障了,上傳了 DA,BTC L1 驗證了 Rollup 數據的有效性,信任最小化的 BTC 橋,唯獨缺少「緊急逃生通道」。因此 BitVM 的實現看起來很遠,但最近 BTC 社區對於解禁 op_cat 腳本的討論可能會給 BitVM 的髮展帶來新的可能。 op_cat 操作碼可以將兩個字符串連接起來,最多支持 520 個字節的長度。這種數據的串聯可以在比特幣上實現更覆雜的計算。比如 BitVM 就可以通過它在衕一個腳本下串聯上百個邏輯門,這讓 BitVM 能夠在更少的交易中處理更多的二進製電路,幾乎穫得了上百倍的增速。 BitVM 對比特幣腳本的覆雜組合也啟髮了很多 L2 項目,紛紛基於此提出了新的在 BTC 上進行「欺詐證明」挑戰的思路。

2.@Bison_Labs野牛網絡

Bison Network 是一種基於比特幣的 ZK-STARK 主權 Rollup(客戶端驗證) 。所謂主權 Rollup,即 L1 被當作 Rollup 的區塊數據公示闆 (DA) 使用,不驗證 Rollup 交易是否正確, Rollup 交易被 Rollup 自己的節點驗證。 Bison 將 Rollup 的 ZK 證明提交到了 BTC Ordinals 中,用戶可以可以從 BTC 下載證明,併運行自己的客戶端來驗證 Rollup 交易。如果需要驗證 Rollup 的全部狀態,就需要衕步全節點。

Bison 的特色在於與 BTC L1 橋的實現。當一個用戶曏 Bison Rollup 存 BTC 時,這個 BTC 會被分給爲多個包函了 BTC 的多簽錢包中。這些多簽錢包都支持了 DLC (Discreet Log Contracts),該技術以 Taproot 升級爲基礎,是一種利用了 BTC 多簽與時間鎖定腳本的簡單邏輯合約。當用戶存入BTC 時,需要衕Bison 網絡一起,對未來的所有的情況簽署相關的執行交易,比如:a. 轉賬給他人的情況;b. 提取回BTC 主網的情況;c. 長時間無人提取的情況。簽署後,這些交易併不會被髮布到 BTC 區塊中,交易若想執行,就需要預言機來驅動。多簽錢包的控製者有三個,即用戶、Bison Rollup、預言機,穫得其中任意兩個簽名,就可以穫得這些 BTC 的控製權。

DLC 就像是比特幣上的 if-do 語句,預言機就來輸入 if 的條件,do 的執行部分就是髮送上述簽署的三種情況下的交易。這裡的預言機鏈接著Bison Rollup 的橋合約,如果橋收到用戶的請求要將BTC 轉移給他人,預言機就髮送前情況a. 轉賬給他人的情況下簽署的交易,多簽名的地址控製權給到Bison 網絡,進一步分配;如果收到用戶的請求,髮送b. 提取回BTC 主網的情況,控製權移交給用戶;如果長時間沒有收到消息,則時間鎖到期,控製權回歸用戶。由此,Bison 實現了對從 Rollup 中提取 BTC,併設定了一個簡單的逃生通道。不過這裡的繫統薄弱點在於預言機,如果傳遞錯誤信息,就會導緻用戶的資産丟失,因此可以考慮引入去中心化的部分,比如 Chainlink。 DLC 實現的「去信任的橋」是對 BTC 腳本潛能的挖掘,http://DLC.link使用它將 BTC 跨到 ETH 與 STX 等鏈中使用。 Bison Rollup 雖然通過引入新的第三方,實現了簡單的「逃生通道」,但依然沒有實現 BTC L1 驗證 Rollup 證明。

3.@BsquaredNetworkB²網絡

B² Network 是 BTC 上混合了「承諾挑戰」的 ZK Rollup。網絡分爲兩層,Rollup 層與 DA 層。 Rollup 層採用zkEVM,運行智能合約邏輯,這一層包含了多個模塊,這包括了交易的接受、排序和打包,ZK 證明的産出,支持BTC 地址的賬目抽象,衕步讀取BTC L1 數據(BTC 與BRC20 餘額)。 DA 層爲 Rollup 提供了數據存儲,存儲節點對 Rollup 交易進行鏈下的 zk 驗證。完成驗證後,DA 層節點將 Rollup 數據寫入 BTC 的 Ordinals 銘文中,這包括了 Rollup 數據在 DA 層中的位置、交易的默剋爾樹根、ZK 證明數據,以及上一個 BTC 證明銘文的 hash。

對證明的驗證是核心。在ETH 中橋接合約在L1 上直接驗證ZK 證明,而在BTC 上併沒有智能合約功能,由於ZK 驗證的邏輯覆雜,也無法通過組合BTC 腳本實現驗證的邏輯電路(成本巨大且可能超過BTC 區塊上限)。因此 B² 在驗證中引入了更多鏈下的計算,將 L1 對 ZK 對直接驗證,轉化爲一種類似於 Optimistic 的「欺詐證明」挑戰。 B² 將 ZK 的證明分解爲不衕腳本,將這些腳本疊加組成了 Mast 二叉樹。 B² 節點通過這個交易髮送了 BTC,做爲欺詐挑戰的獎勵。

包含「欺詐證明挑戰」的交易一旦在 BTC L1 上確認,挑戰者就可以從 DA 層下載原數據,在鏈下執行上述的腳本。如果執行最終輸出與 B² 節點提交的不一緻,説明節點作惡,挑戰者可以穫得節點鎖定在腳本根中 BTC 的控製權,衕時 rollup 交易都會回滾。如果在鎖定時間內沒有挑戰,那麽節點就可以取回鎖定的 BTC,Rollup 穫得了最終的確認。

B² Network 中,第一個髮完 BTC 的交易確認了 ZK 證明的不可篡改。雖然BTC 還是沒法驗證ZK 交易,但是通過在第二個交易中實現「欺詐證明挑戰」,間接的完成了L1 的驗證,保證了Rollup 下交易的有效,增加了安全性,這的確是亮眼的創新。 B² Network 於引入了賬戶抽象,在不改變用戶習慣的情況下,讓大家直接使用 BTC 的錢包與 Rollup 交互,這是非常值得稱贊的地方。但在 BTC 資産從 L2 的提取上,依然使用了多簽地址橋的方式,沒有引入「逃生通道」。

4.@SatoshiVM中本聰虛擬機

SatoshiVM 也是基於BTC 的ZK Rollup,其邏輯與B² Network 類似,都在Rollup 中生成zk 證明後,證明者將證明數據上傳到BTC 網絡後,再髮送一個包含了BTC 的「欺詐證明」挑戰,挑戰成功者將穫得BTC 獎勵。不衕的是,SatoshiVM 在「欺詐證明」挑戰中加入了兩個時間鎖,對應挑戰開始時間,與挑戰結束世界,這樣通過比較BTC 髮生轉移等待了多少個區塊,就可以親送分辨出ZK 證明是否正確有效。其跨鏈橋的部分,實際上隻是使用了多簽的方案,併無亮點。

5.@chainway_xyz中威

Chainway 是一個 BTC 的 ZK 主權 rollup,不僅僅使用比特幣作爲數據的髮布層,還將 BTC 的數據作爲生産 ZK 證明的源。 Chainway 的證明者需要一個不漏地掃描每一個 BTC 區塊。從 BTC 區塊中讀取區塊頭,上一個的 zk proof,以及區塊中刻入的「強製交易」,才能生成一個完整的 ZK proof。每一個 BTC 區塊中,Chainway 都會提交一個刻録 ZK proof 的交易,從而形成遞歸的證明。

在 BTC 區塊中,以 Ordinals 銘文形式刻入的「強製交易」,是 Chainway 設定的「抗審查交易髮送方法」。如果 Chainway Rollup 節點宕機,或一直拒絶接受來自用戶的提取交易,用戶可以將提取請求的直接刻入比特幣區塊。節點必鬚將這些「強製交易」包含到 Rollup 的區塊中,否則將無法滿足 ZK 電路的約束,proof 生成將失敗。

在最新的推特上,Chainway 號稱來自於 BitVM 的靈感,他們已經找到了在比特幣上驗證 ZK 證明的方法,來實現 BTC L1 的結算。顯然,目前 Chainway 的設計基於主權 Rollup 的客戶端本地驗證。雖然「強製交易」在一定程度上解決了 Rollup 交易的抗節點審查問題,但是還是無法實現真正的 BTC L1 資産結算。

6.@QED協議量子電動力學協議

QED Protocol 是 BTC 上的 ZK rollup,基於 zkEVM 運行。與其他 ZK Rollup 不衕,QED 沒有選擇爲整個 Rollup 的交易生成 ZK proof,而隻爲從 Rollup 到 BTC L1 的提款交易創建 ZK proof。與BitVM 的思路類似,QED Protocol 將腳本組成邏輯電路,從而在BTC L1 上對提款交易的ZK proof 進行了驗證,這類邏輯電路將包含1000 個UTXO,雖然實現了直接驗證,但成本耗費巨大。

3. 銘文 L2 —— 關於 BTC 擴容的再思考

在經歷了波瀾壯闊的新資産分髮浪潮後,銘文的主要敘事已經被確立,我們即將迎來新的機遇與挑戰。單純依靠公平分髮或者 meme 的敘事,2 億總市值似乎就是一道坎,如果不加踏實地繼續建設,天花闆就很難突破(公平分髮的盡頭就是 PUA)。在回歸理性的過程中,效用就顯得更加重要,要麽提供更多能力,要麽被當成底層資産。

「基於銘文」的側鏈可能成爲接下來的重要一步。之所以稱呼它們爲側鏈,而不是 l2,是因爲這些「L2」併不會使用 BTC 的安全性。但這就像 Polygon 之於 ETH,銘文 L2 能有效的降低用戶進入銘文的門檻,併與 BTC 的保守主義者之間妥協。最重要的是,完整的智能合約能力也將爲銘文引入了更多的玩法,DeFi、SocialFi、GameFi,等等。

BRC20 及其一衆衍生銘文,選擇在人類可讀的 Json 寫入代幣的信息,這樣的好處是極高的靈活性,可以在「amt」字段下將銘文拆分爲任意的數量。這種靈活性非常適合與銘文二層進行交互,因爲隻要二層讀取了 Json 併覆原了 BRC20 狀態,後續的 DeFi 等業務都非常容易開展。銘文作爲有別於 NFT 與 FT 的新類型資産,銘文 L2 的業務也可以圍繞銘文本身展開,甚至原生資産本身最好也是用銘文。如果銘文 L2 上隻是將銘文跨鏈後拆分爲 FT,然後覆製以太坊 DeFi 玩法,那麽將缺乏吸引力,因爲對於現在的交易者來説,交易 FT 性價比已經很低。 BRC20 的索引本就是賬本,讀取索引後,創建 EVM 鏈,延續銘文的屬性。併持續推出大量有別於 FT DeFi 的創新範式應用。

麵曏索引器編程

難道 BRC20 及其 Json 銘文的側鏈,難道一定會延續 ETH 的模式嗎?實際上,EVM 聽起來非常無聊,我們不需要重新髮明一繫列 L2。但也許,從銘文自己的原生屬性出髮,思考功能和業務的擴展,會更有趣。

BRC20 是一種鏈上記録,練下處理的代幣繫統,將 BTC 作爲存儲使用。因此對於這類的擴容,也許可以通過將更多的業務邏輯添加到鏈下索引服務器中實現。比如,直接在Json 的「op」字段下引入除了「mint」、「deploy」、「transfer」外全新的原語,來進行掛單、抵押、銷毀、授權等操作,這些「op」的組合能進一步進化出swap、借貸等Inscription-Fi ( 銘文金融),乃至更覆雜的SocialFi 和GameFi。這本質是麵曏索引器編程,這更像是在 Web2 中對服務器的接口進行編程,實現難度較低,甚至可以直接從一颱索引服務器開始,但穫得效果非常顯著。目前,UniSat 的 swap 等功能,包括 BRC100、ORC20、Tap 的協議,都是這類 Json 擴容流派的先行者,有機會快速地帶來改變。加入加密原語的嘗試是令人興奮的,當然,去中心化是永遠需要考慮的問題,麵曏索引器編程必然會導緻服務器壓力越來越大,社區運行起來更加睏難;覆雜的業務也必鬚要求共識的一緻,最終還是會導曏智能合約平颱的開髮。那麽,如果對索引器中的賬本進行去中心化,是否能創新一條銘文鏈呢?

實際上,@unisat_wallet推出的基於 $sats 的後續業務就是這個思路,swap 與 pool 就是在其索引器中實現的,如果想穫得資金安全的共識,去中心化是必然的過程。也有 @RoochNetwork這類完全不從 L1 穫取資産,而隻是運行索引和 BTC 全節點,通過隻讀取數據供其鏈上智能合約使用的隻讀型 L2。

更原生的思路

BTC 一層的髮行方式其實分爲兩大流派,除了上述的介紹的 Json 流派外,就是 Atomicals 獨一家的 UTXO 流派 ( 對 Rune 的定義還較爲模糊,暫不討論 )。 Atomicals 的ARC20 代幣直接有BTC 的UTXO 本身錶示,而不存在Json 的更新,因此,直接基於UTXO 的操作能讓arc20 代幣實現很多有趣的能力,比如實現Arc20 代幣與BTC 的swap 交換、消耗Arc20 代幣産出另一種Arc20 代幣,等等。對交易輸入輸出的控製,也能實現簡單的 DeFi 功能,但這對開髮者提出了更高的要求,難度更高。好處也非常明顯,所有的邏輯都直接被 BTC 網絡處理,共享最大的安全性與共識。衕時可以無縫地吸入 BTC 資産,需要像側鏈一樣依靠第三方 BTC 橋,畢竟「not your keys not your coins」。

顯然,ARC20 本身併不是圖靈完備的,因此,Atomicals 協議在吸收了Bitvm 的設計思路後,也提出了AVM 的比特幣二層方案,這是一種在BTC 網絡一層遞交證明併被BTC 腳本電路邏輯所驗證的L2。 ARC20 作爲 UTXO 代錶的資産,天然地適合被當作 AVM 二層的欺詐證明的抵押物。這將是 BTC 擴容的最終敘事,即使用 BTC DA 共享安全性的情況下,實現智能合約的能力。這可能是第四波才會真正落地的 L2,但 Atomicals 的開髮服務商 @wizzwallet在最近的更新中似乎給出一些 AVM 的信息,也許進展比想象中更快。

4. 結論與展望

行業瞬息萬變,每一秒都有新的 BTC L2 誕生,但不變的是 BTC 生態曏二層髮展的必然趨勢。 BTC 就是一趟人人都想扒上去的火車,僅從方案上來説,側鏈們就是買了掛票的乘客,僅用跨鏈橋與 BTC 産生聯繫,但它們能最早的被使用。 DA 類型的項目是試圖建立 Celestia 與 Eigenlayer 的 BTC 版本,噱頭上做足,在模塊化的廣泛共識下也存在機會。而 Rollup 們通過上傳 DA,併使用 BTC 腳本實現一些簡單的 BTC 鏈上機製(大部分都是借鑒 BitVM 的 bit commitment 思路),勉強地算是半隻腳踏入了 BTC 安全性的車廂。誰説依靠自行驗證的主權 Rollup 不是 Rollup 呢? (都需要去感謝Celestia 對主權Rollup 的長期CX)BTC L2 皇冠上的寶石,就是使用BTC 腳本邏輯去驗證Rollup 上傳的證明,目前隻有BitVM 與Atomicals 的AVM 在嘗試,這已經無限接近於ETH 於其Rollup 的安全性關繫。目前在實現層麵上看起來遙不可及,不過 op_cat 這類新操作符的解封,看起來能進一步加速它的進程,BitVM 可能比大家預估的更快地被實現。

經過對 BTC L2 技術的深入分析和探討,我們認識到,盡管麵臨挑戰,但 BTC 生態的未來充滿了無限可能。從公平分髮的共識到基於銘文的擴容方案,再到追求與 BTC 共享強安全性的完全成熟的擴展方案,比特幣生態正經歷著歷史性的變革。這些技術不僅有望顯著提升 BTC 網絡的可擴展性和效率,還將引入新的資産類型和交易方式,爲用戶和開髮者開辟全新的機遇。然而,成功實現這些目標需要社區共識、技術成熟和實踐驗證的共衕努力。在探索最有效的 L2 解決方案的過程中,安全性、去中心化和優化用戶體驗仍將是重中之重。展望未來,隨著技術進步和社區的協作,BTC L2 技術有望釋放比特幣生態的新潛能,爲加密貨幣世界帶來更多創新和價值。

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