Stacks Bitcoin Layer - Web3 协议解读

TL;DR

整个项目，解决一个简单的问题，“即在不改变 Bitcoin 架构前提下，提高交易性能和扩展性”。17 页的项目 whitepaper 简介而优雅的介绍了达到这种目标的做法，其核心创新包括去中心化的比特币挂钩机制、原子 BTC 交换以及与比特币区块链的紧密集成。 Proof of Transfer (PoX) 共识协议不仅节能高效，还与比特币的工作量证明（PoW）紧密相关，进一步增强了其安全性和去中心化特性。总的来说，Stacks 为比特币带来了全新的可编程性和应用潜力，有望将大量被动的比特币资本转化为生产性资产，推动比特币成为更安全的Web3基础设施。

首先 Stacks 是一个独立的区块链，有自己的主网和智能合约语言。通过去中性化锚定币 sBTC， 用 BTC 完成交易的的最终支付收款，并且将锚定的交易记录同步到 BTC 链上，提升网络去中性化度与安全性。同时基于自身网络 PoX 共识机制，提效交易效率。又通过图灵完备的 Clarity 语言提升 Bitcoin 的扩展性，来提升对于生态能力如 Dapp、NFT 等的支持。

结合近期 Bitcoin layer 2 的热点，价格也是节节攀升。此外，对比 BRC 20 等数据标记协议，Stacks 经过时间历练，更 solid 其有内在和实在。整体打分：4 分。

Stacks 概要

《Stacks: A Bitcoin Layer for Smart Contracts》白皮书提供了对Stacks平台的详细介绍，这是一个为智能合约设计的比特币层。有点拗口，记住是为 “智能合约” 设计的 “比特币层”，比特币层（或者 Bitcoin Layer 2 更容易理解一些，但 Stacks 更像是在 Bitcoin 上的皮肤）。

所谓 “Bitcoin layer”（比特币层）是指在比特币区块链之上构建的一个附加层，它扩展了比特币的功能，使得可以在保持比特币核心特性（如去中心化、安全性和持久性）的同时，实现更复杂的应用和交易类型。这个层允许开发者利用比特币的强大特性来创建智能合约和去中心化应用，而不需要改变比特币本身的基础架构。

Stacks 平台是一个基于比特币的智能合约层，旨在将比特币的安全性和去中心化特性扩展到智能合约和去中心化应用领域。通过引入 Clarity 语言，Stacks 提供了安全、可预测的智能合约环境，同时允许智能合约直接响应比特币交易。

其核心创新包括去中心化的比特币挂钩机制、原子 BTC 交换以及与比特币区块链的紧密集成，这些特性使得 Stacks 能够在不改变比特币本身架构的前提下，提高交易速度和扩展比特币的功能。此外，Stacks 的 Proof of Transfer (PoX) 共识协议不仅节能高效，还与比特币的工作量证明（PoW）紧密相关，进一步增强了其安全性和去中心化特性。总的来说，Stacks 为比特币带来了全新的可编程性和应用潜力，有望将大量被动的比特币资本转化为生产性资产，推动比特币成为更安全的Web3基础设施。

Stacks 白皮书 Introduction 重点摘要

为保证原汁原味，后续文章都会保留白皮书的 Introduction。

Stacks 是一个用于智能合约的比特币层；它使智能合约和去中心化应用能够无需信任地使用比特币作为资产，并在比特币区块链上结算交易。Stacks 的初始版本于 2021 年初推出，引入了比特币交易结算、用于响应比特币交易的安全合约 Clarity 语言，以及与 BTC 的原子资产交换。Stacks 的下一个主要升级提案，Nakamoto 版本（预计2023年发布），将增加重要功能，增强 Stacks 作为比特币层的能力：

(a) 一个去中心化的双向比特币挂钩，用于将 BTC Input/Ouput 写入比特币，

(b) 由比特币最终确定性保障的交易，

(c) 比特币区块之间的快速交易。

由此产生的 Stacks 层使比特币成为一种完全可编程的资产，且无需信任。这可以使数千亿美元的被动比特币资本变得有生产性，为去中心化应用解锁，并使比特币成为更安全的 web3 的支柱。

比特币是最去中心化、最安全、最持久的区块链。BTC 是一种独特的、广泛持有的资产，比特币区块链是交易的最佳最终结算层。那些希望最大化去中心化和持久性的应用应该使用 BTC 作为他们的资产，并在比特币区块链上进行最终结算。然而，为了保留其宝贵的属性，比特币区块链设计上是缓慢的、最小化的、并且抵抗变化。例如，它不提供完全表达的智能合约或快速性能，因此无法直接在其上构建复杂的应用。因此，BTC 仍然是一种被动资产，而大多数应用则是建立在以太坊和其他具有比BTC更弱原生资产的第一层（L1）区块链上。

比特币层扩展了比特币的功能并提高了比特币的性能，而不改变比特币 L1。典型示例包括快速支付（Lightning）和通用智能合约（Stacks 和 RSK）。比特币层 可与 FedWire 作为结算层和 TCP/IP 作为互联网协议相媲美：在这些基础之上构建了更高层次的层，带来了额外的功能和创新，但基础仍然简单稳定。比特币层使需要完全表达的智能合约、高性能或更高隐私的复杂应用成为可能。

此外，Stacks 可以兼容各类子网，包含 EVM 系的 Rust VM 等网络，也就是你在 ETH 上玩的那套，想用 Bitcoin 来实现交易结算用 Stacks 就可以。

Stacks 的主要创新

Secured：由比特币的全部哈希算力保护（比特币最终确定性）。为 Stacks 交易启用比特币最终确定性，在大约 100 个比特币区块或大约 24h 的确认后，发生在 Stacks 层的交易将由比特币的全部哈希算力保护。这意味着要逆转这些交易，攻击者需要重组比特币。这些交易在比特币上结算，并具有比特币最终确定性。此外，Stacks 层与比特币分叉，因此 Stacks 上的任何状态都会自动跟随比特币的分叉。

Trust-minimized：最小化信任的比特币挂钩机制，引入了一种新颖的去中心化、非托管的比特币挂钩资产 sBTC，使得智能合约可以使用比特币挂钩资产以更快、更便宜的方式运行，同时不损害安全性。这还使得 Stacks 层上的合约能够通过挂钩转出交易无需信任地写入比特币。

Atomic：BTC 地址拥有的原子 BTC 交换和资产。原子交换和资产，Stacks 已经具备原子BTC交换功能，并使比特币地址能够拥有和移动在 Stacks 层上定义的资产。Magic 交换 和 Catamaran 交换是已经上线的 BTC 在比特币 L1 和 Stacks 层资产之间的无需信任的原子交换示例。此外，用户可以在比特币地址上拥有 Stacks 层资产，如 STX、稳定币和 NFT，并根据需要使用比特币 L1 交易进行转移。

Clarity：Clarity 语言用于安全、可判定的智能合约。开发者可以在执行合约之前就数学上确定合约能做什么和不能做什么。去中心化的挂钩合约将受益于 Clarity 语言的安全属性。截至 2022年12月，已在 Stacks 层部署了 5000 多个 Clarity 合约。

Knowledge：了解比特币的完整状态，从比特币读取。它可以无需信任地读取比特币交易和状态变化，并执行由比特币交易触发的智能合约。比特币的读取功能有助于保持去中心化挂钩状态与比特币 L1 上锁定的 BTC 保持一致，等等。其中 Bitcoin 读取功能，允许 Stacks 具备以下能力：响应比特币交易，智能合约可以被设计为在检测到特定类型的比特币交易时触发，例如当某个比特币地址接收到一定数量的比特币时。读取比特币状态，Stacks 可以读取比特币区块链的当前状态，包括地址的余额、交易历史等信息。以及，保持与比特币同步：通过读取比特币区块链的最新状态，Stacks 可以确保其上的操作和智能合约与比特币区块链保持一致，特别是在去中心化挂钩和资产转移方面。

Scalable：可扩展的、快速的交易，在比特币上结算。将通过包括比特币区块之间更快的 Stacks 层区块等多种机制提供高性能和可扩展性。此外像子网（区别于主 Stacks 层），这样的可扩展性层可以在性能和去中心化之间做出不同的权衡，子网可以支持其他编程语言和执行环境（例如 Solidity 和 EVM，允许所有以太坊智能合约使用比特币挂钩资产并在比特币链上结算）。

Stacks 的 PoX 共识机制

加密网络使用共识机制来保护区块链。最常用的两种共识机制是工作量证明（PoW）和权益证明（PoS）。在 PoW 中，矿工必须解决数学难题来验证交易，而在 PoS 中，区块链依赖持币者来验证加密交易。在这两种机制下，矿工和持币者通过验证交易来赚取奖励。燃烧证明（PoB）是另一种不常用的共识机制。在 PoB 中，矿工竞争 “燃烧” PoW 代币作为计算资源的替代品。

插入话题：燃烧证明（Proof-of-Burn，PoB）是一种加密货币共识机制，其核心思想是通过“燃烧”（即永久性地移除）一定数量的加密货币来证明矿工对网络的贡献。这种机制的目的是提供一种与工作量证明（Proof-of-Work，PoW）相比更节能的方式来达成网络共识和保护区块链的安全。

1. 燃烧代币：在 PoB 系统中，矿工通过发送代币到一个不可恢复的地址（即“燃烧”代币）来参与挖矿过程。这些代币被永久地从流通中移除，因此被视为“燃烧”。
2. 证明贡献：通过燃烧代币，矿工向网络证明了他们对网络的贡献。这种贡献是通过牺牲经济价值来实现的，类似于 PoW 中矿工通过消耗电力和计算资源来证明其贡献。
3. 达成共识：在 PoB 中，燃烧更多代币的矿工通常有更高的机会获得挖矿奖励或获得新区块的创建权。这种机制鼓励矿工投入资源（通过燃烧代币），从而帮助保护网络并参与区块链的共识过程。
4. 节能特性：与 PoW 相比，PoB 不需要大量的电力和计算资源。因此，它被认为是一种更环保的共识机制。

Proof-of-Transfer（PoX）是 Stacks 区块链的核心共识机制，其工作原理如下：

1. 基于比特币的安全性：PoX 是在比特币的工作量证明（PoW）基础上构建的。它利用已经存在的比特币区块链作为安全基础，而不是创建一个全新的 PoW 系统。
2. 转移而非燃烧：与燃烧证明（Proof-of-Burn，PoB）不同，PoX中的矿工不是燃烧代币，而是将比特币转移给网络中的其他参与者。这些参与者通常是持有并锁定 Stacks 代币（STX）的用户，被称为 “Stackers”。
3. 奖励机制：通过 PoX，矿工通过转移比特币来参与新区块的创建过程。转移的比特币作为奖励分配给 Stackers。这种机制鼓励用户持有和锁定 STX 代币，并参与网络的保护。
4. 双重奖励：在 Stacks 网络中，矿工通过转移比特币来竞争创建新区块的权利，并获得 STX 代币作为奖励。同时，Stackers 通过锁定他们的 STX 代币获得比特币奖励，这增加了参与 Stacks 网络的吸引力。
5. 网络安全和去中心化：由于所有 Stacks 交易最终在比特币区块链上结算，因此 Stacks 能够利用比特币网络的高安全性和去中心化特性。
6. 能源效率：PoX 利用了比特币已经消耗的能源，使得 Stacks 网络在保持安全性的同时，更加节能。

转移证明机制为像 Stacks 这样的区块链带来了几个好处：Stacks 利用比特币的安全性。在 Stacks 上开发的应用可以轻松与比特币的链上状态和数据进行交互。参与 PoX 不需要特殊硬件。因此，任何人都可以成为矿工。此外，他们还可以重复使用比特币通过其工作量证明共识机制已经消耗的能源。堆叠者 （Stakers）可以通过保护网络来赚取 BTC。

上面提到 PoX 基于比特币网络自身的 PoW 机制。需要说明的是：Stacks 区块链独立于比特币，但它利用比特币的安全性来增强自己的安全性。这是通过将 Stacks的 交易最终在比特币区块链上结算来实现的，但这种结算是间接的，并不要求比特币区块链处理大量的 Stacks 交易。Stacks 的交易在其自己的区块链上进行处理，但这些交易的最终结算是通过在比特币区块链上记录特定的交易来实现的。这些比特币区块链上的交易不是传统意义上的支付交易，而是用于记录和验证 Stacks 网络中发生的活动。

Stacks 经济激励

堆叠 Stacks 是一种激励机制，以奖励 STX 代币持有者参与 Stacks 的转移证明共识机制。参与堆叠的 STX 持有者被称为堆叠者 （Stakers）。

每当 Stacks 区块链上挖出一个新区块时，平台就会将矿工提交的 BTC 发送给堆叠者，作为保护网络的奖励。所有堆叠者在大约每个堆叠周期后都会获得比特币奖励。

然而，堆叠周期并不固定，会根据各种因素变化。要参与堆叠，Stackers 需要拥有 4 或更高版本的 Stacks 钱包。

STX 持有者还需要一定数量的 STX 才能直接参与堆叠（大约是100,000 STX），根据总供应量和参与度而变化。任何有兴趣参与但不持有最低所需 STX 的 STX 持有者可以加入堆叠池。

随着，近期 BRC 20 带来的 Bitcoin layer 2 的热度，BRC 20 以 ordi、stas、rats 等火了一波，近期 STX 也开始飙升。还是老话题，因为数字黄金 Bitcoin 的锚定能力，放眼 web3 没有啥其余的币能与其媲美。甚至有大佬发话，以太坊就是 Bitcoin 的测试网，DeFi、Dapp 在 ETH 以及不如 ETH 共识的网络上耍的不亦乐乎。那么如果 Bitcoin 本身就具备这样的能力，将会继续一飞冲天。那么 Layer 2 相关的火爆，相关代币的火爆，无可厚非。

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