比特币生态层:拉开无需信任的金融时代帷幔(三)

新兴的比特币生态层正在引入多种功能,从而使网络的效能获得进一步的转变。

作者/贡献者:Kyle Ellicott, Yan Ma, Darius Tan, Melody He

中文翻译:0xNirvana

《比特币生态层:拉开无需信任的金融时代帷幔》是一份关于比特币生态系统各方面发展的研究报告。本报告由Spartan Group团队、Kyle Ellicott以及多位提供反馈和见解并慷慨花费时间对本文的最终版本进行审阅的专家们共同撰写。这份报告于2023年12月起草,其中的数据截至行文时为准。此篇为全系列四篇文章中的第三篇。

第一篇:
比特币生态层:拉开无需信任的金融时代帷幔(一)

第二篇:比特币生态层:拉开无需信任的金融时代帷幔(二)

比特币生态层(Bitcoin Layers)概念于2018年提出,旨在解决其扩容性的挑战,这代表了比特币演化的一个重要转折点。从历史上看,各种希望增强比特币L1性能的努力共享一个同样的目标:促成链下交易,以提高网络的可扩展性。这些尝试都围绕着由L1提供的安全结算层进行。比特币生态层从以太坊的分层架构中汲取了灵感,已经演变出一系列解决方案,包括L2、L3、数据层和应用层等。这些创新体现了比特币网络对其先天局限性的自适应,展示了比特币原生固有的进取态度,即朝着一种更强大、更多功能的区块链基础设施不断迈进。

新兴的比特币生态层正在引入多种功能,从而使网络的效能获得进一步的转变。这些生态层提供了:

智能合约可编程性:使得在比特币网络上直接执行复杂的金融和合约交易成为可能。

吞吐速度提高:显著缩短交易处理时间,部分生态层的交易速度可以达到少于30秒。

基于信任最小化的BTC至L2跨层转移:促进了BTC在各生态层之间的安全、高效地转移,对于比特币采用的联邦系统方式过于中心化的问题提供了一种解决方案。

成本效益:因交易成本的缩减,对于更广泛的用户群体而言,降低了比特币交易的门槛和访问难度。

资产发行和Rollups:为资产创造和打包交易提供了全新途径,以提升效率。

互操作性和隐私措施:增强网络与其他区块链系统的相互作用能力,并保护用户隐私。

虚拟机(VMs)和其他特定功能:支持包括游戏、金融、媒体和去中心化科学(DeSci)等各种应用。

这些基于比特币L1而构建的生态层是具有战略意义的,利用L1作为类似“冷存储”存放BTC资产基础平台。这种分层架构不仅允许BTC资产在不同生态层之间无缝转移,从而释放比特币超过8500亿美元的休眠资本,此外,那些基于这些生态层而构建的应用程序还将能够得益于比特币难以被比拟的安全性和稳定性。

比特币生态层图景(2024年3月)

截至2023年第四季度,比特币生态层开发方面已取得了显著进展,尤其体现在L2解决方案上。比特币的生态系统扩展到包括侧链(Sidechains)、驱动链(Drivechains)、合并挖矿链(Merge-Mined Chains)以及权益证明链(Proof-of-Stake Chains)等多种形式。同期,我们还见证了多种协议、代币标准、跨链桥、Rollups以及其他创新解决方案的涌现。

这些发展不仅仅是技术上的飞跃,还彰显了比特币实用性的范式转变,为用户采纳和应用部署开辟了新的路途。分层架构方式凸显了比特币拥有适应性和不断进化的能力,因此,比特币仍然在日新月异的数字世界中进一步巩固了其地位。以下部分详细描述了这些类别中的关键创新点,展示了比特币分层生态系统的动态性和前瞻性。

比特币L2:四大金刚

比特币二层由“四大金刚”所引领:即Stacks、闪电网络(Lightning)、RSK和Liquid。这四个主体承担执行了大多数比特币L2交易,塑造了比特币可扩展解决方案的格局。每一个L2解决方案都有其独特的特点和功能,为比特币生态系统的增长和可扩展性做出了独特的贡献。

对比比特币L2“四大金刚”

1. 比特币L2项目Stacks始于2017年,由普林斯顿的计算机科学家Ryan Shea和Muneeb Ali共同创建,旨在为比特币启用智能合约。Stacks网络的初始版本于2021年1月启动,允许智能合约和去中心化应用程序使用比特币作为安全的L1网络。Stacks比特币L2通过其转移证明( Proof-of-Transfer, PoX)共识机制激活了比特币经济,该机制与比特币的工作量证明(PoW)共识并行运行,并复用了比特币的计算能力。

网络的安全性进一步通过“堆叠”(Stacking)来加强,其中Stacks代币持有者承诺将网络的原生STX代币(当前堆叠周期中价值2.5287亿美元)用于验证交易,确保Stacks网络的安全,并以BTC形式获得奖励。

Stacks上的智能合约使用Clarity编码,这是一种人类可读的原生语言,它可以响应比特币交易和与BTC的资产原生互换。

STX代币作为L2上的燃料,是2019年首个获得美国证券交易委员会(SEC)认可的代币,并在2021年主网启动前作为非证券资产进行了去中心化的SEC更新备案。

STX是整个加密行业排名前50的项目,截至本文撰稿时,也是CoinMarketCap前100名中唯一的比特币L2原生代币。在2022年Electric Capital开发者报告中,STX上的开发者活动在整个行业中位列第38,其中,STX月活跃开发者数量自2015年起持续增长,截止至2023年10月,共有175名活跃开发者。

在Stacks上的每月活跃开发者数量。来源:Electric Capital

未来潜在影响因素

Nakamoto 网络升级(2024年第二季度)将使Stacks通过L2实现快速且价格低廉的BTC转账,同时还100%拥有与比特币网络一致的安全性(重组抵抗力)。此外,网络的交易速度将从当前的单次结算时间10至30分钟以上,减少至大约5秒钟一个区块,速度提升了约1000倍,远优于比特币两个区块产出之间所需的时间。截至2023年12月,该升级开发已达成了两个主要里程碑,即v0.1版本的“Mockamoto”和v0.2版本的Neon,这是一个“受控”的测试网,具有单一矿工、单一堆栈者和堆栈者签名功能。

sBTC是一种去中心化的、与比特币1:1挂钩的资产,可以在比特币和Stacks(L2)之间部署和转移BTC,并可在交易充当Gas,无需额外资产。sBTC转账由比特币的哈希算力100%保障。要想逆转一笔交易,必须对比特币本身进行攻击。

sBTC发布计划 来源: sBTC

Stacks 层的成功运行让比特币成为了一种完全可编程的资产,并且这种转变是以去中心化的方式进行的。这将会促进对Stacks和比特币更多需求的涌现。这种情况可以为飞速发展的比特币经济提供发展沃土,释放数千亿美元的被动比特币资本,并使比特币成为一种更安全的Web3网络的支柱。

2. 闪电网络(Lightning Network)于2018年发布(白皮书在2016年发布),它使得比特币上的微额支付可以实现即时、不受地理位置限制地以极低成本完成。闪电网络显著的交易处理能力和不断增长的采用率凸显了其在增强比特币的可扩展性和交易效率方面的作用。

该协议利用智能合约来创建支付通道,结合了链上结算和链下处理过程。

当一个通道关闭时,交易会被整合并发送到底层网络,即比特币网络。闪电网络的原生资产是Lightning Bitcoin。

截至2023年8月,该网络每天处理约21.3万笔路由交易,每月总计约660万笔,占网络公共容量的约52%。这些大致数字自2021年8月K33估算的50.3万次闪电支付以来增长了1212%。

此外,平均而言,Lightning 网络每天处理了至少相当于47%的比特币链上交易量。

闪电网络正在提升比特币的每日交易量。来源:River

3. Rootstock (RSK) 由RSK Labs于2015年创立,该网络通过其RSK虚拟机(RVM)将与以太坊虚拟机(EVM)兼容的智能合约引入到比特币中。使用RVM,开发者可以将以太坊合约移植到比特币之上。RSK的原生资产是Smart Bitcoin (RBTC),与BTC保持1:1锚定,但并非无需信任。由于其区块的安全性基于“合并挖矿”,RBTC仍然依赖于中心化托管方,这突显了L2解决方案在安全性与去中心化程度之间的一种折衷举措。

4. Liquid Network由Blockstream在2018年发布。Liquid Network 作为比特币侧链,使用户能够在比特币上进行快速、安全且被保密的交易。 Liquid Network独立于比特币运行,拥有自己的账本,并放弃了利用比特币的工作量证明(PoW)共识机制,转而依赖由约60名成员组成的Liquid联盟(Liquid Federation)来创建新的区块。Liquid Network的原生资产是Liquid Bitcoin(L-BTC),是BTC的“封装”版本。Liquid Network的独立运作展现了比特币L2生态系统内部方法的多样性。

今天,尽管没有任何一个比特币L2解决方案持有超过10,000个BTC或拥有数百万用户,但其实现指数级增长的潜力仍然不容小觑,这些解决方案在比特币未来提升可扩展性和功能性中的关键作用被不断强化。随着比特币L2技术的不断精进,在保持核心网络的稳定性同时,开发者们开始开辟多条途径来使得比特币相关的快速实验成为可能。未来L2解决方案的成功将取决于它们是否具有提供完整执行环境(如EVM)的能力来解决当前的开发局限性,以支持一种更包容的开发环境。

解析比特币L2的不可能三角

在探索提升比特币生态层扩容性的过程中,一个新问题浮现出来:即L2的不可能三角。回顾区块链的不可能三角并将其应用于比特币的L2时,这些问题依旧存在,只是权衡的抉择略有不同。在L2不可能三角中,选择被限制于:

A. 开放网络或联盟网络。

B. 是否引入新的代币。

C. 拥有完整/全局的虚拟机(VM),还是仅有有限的链下合约

业界已经尝试过“正方形化”这个“不可能三角”,让现有的比特币矿工转而在L2挖矿以实现资源的再利用。RSK(原名Rootstock)和Drivechains就是那些做出尝试的先例。在这种方法中,矿工激励成为一个悬而未决的问题,这与早期的以太坊情况类似,即链上的燃料费可能并不足以为矿工提供激励。

闪电网络(Lightning)选择了A和B,开放网络无代币,但没有全局状态的完整虚拟机(VM)。

Stacks选择了A和C,拥有开放网络和完整的虚拟机,并引入了新的代币(STX)。

Liquid选择了B和C,无代币但有完整虚拟机,以联盟(Federation)的方式进行网络运作。

开发者们在早期的讨论中提到了在比特币(L1)中加入新的操作码,理论上这些新的操作码可以帮助解决现有的问题。例如,op-snark-verify 这样的操作码可以被用于在比特币(L1)中验证L2网络的计算。然而,从历史上看,实施软分叉或硬分叉这样的改动在比特币中充满挑战,暗示着短期内这种解决方案可能并不可行。

展望未来,比特币生态系统的版图极大可能将超越目前仅存的几种L2解决方案,还需要增加数以百计的新方案来充分探索和发挥该网络的潜能。当前,开发者们正在权衡L2三难问题中的抉择,以尽可能达到一种平衡。一种趋势正在形成,即利用任何人都可以自由进出并进行挖矿的开放网络,为智能合约提供完整的虚拟机(VM)环境,并将全局状态作为其核心属性。这种做法模仿了以太坊和Solana等其他区块链生态系统中的成功架构,预计将对塑造比特币L2技术发展的未来轨迹产生巨大影响。

层出不穷的创新解决方案

除了现有的四大巨头之外,比特币生态上的快速实验从未间断,众多项目涌现于基础设施工具、标准和协议等各个领域。随着技术栈的形成,填补了应用需求中的现有技术空缺,这些创新正积极引入新的类别定义。

Ark是一个在2023年5月推出的实验性L2协议。通过其始终在线的、无需信任的中介工具Ark服务提供商(ASP),Ark使用户能够以低成本、匿名地进行比特币的链下可扩展支付。随着用户在协议上进行交易,接收方可以在不需要获取入站流动性的情况下收到款项,同时与闪电网络相比,保持接收者隐私的同时,还降低了成本。

Babylon,于2023年Cosmoverse大会上发布,是一个采用权益证明(PoS)机制的网络,包括两种安全共享协议,用于比特币和其他PoS网络之间:比特币时间戳和无桥接质押。

Botanix(Spiderchain L2)是一个为比特币设计的权益证明(PoS)以太坊虚拟机(EVM),利用分布式多签网络,实现与比特币的双向锚定,增强了其互操作性。

Interlay是一个连接比特币和多链生态系统的模块化和可编程网络,作为Polkadot的平行链运行。Interlay创建了一个去中心化的比特币桥接工具,能够铸造iBTC,或称为“有价值的BTC”(valuated BTC),即一种由比特币1:1支持的多链资产。

MintLayer 是一个采用权益证明(PoS)机制的网络,旨在作为比特币的侧链,并且为去中心化金融(DeFi)相关活动进行了有针对性的优化,包括原子交换等。通过MintLayer,用户不需要使用比特币的封装版本或智能合约语言(例如Solidity等)来创建代币,因为该网络基于UTXO模型,只需创建包含额外数据的交易即可。该网络旨在使用可验证随机函数(Verifiable Random Functions)每120秒产生一个区块,并在1000个区块后达到最终确定状态。

铭文(Ordinals)。2022年6月30日发布的创新性框架“Ordinal Theory”即刻引发了一场关于在比特币生态进行建设的文化浪潮。仅仅几个月后,2023年12月,开发者们纷纷开始转向Ordinals (Ord),它无需单独侧链、代币或对比特币核心网络的更新,就可以实现在比特币上进行铭刻(Inscription)。这些铭刻是不可变的、链上的、非货币化的数字工件(如比特币NFT),包含了原始文件数据(视频、音频、图片、可执行软件等),它们会被永久记录在比特币上,并且可以被转移或发送到比特币地址、钱包等。

自从2022年12月14日首次进行铭刻以来,Ordinals的发展路径一直呈现着指数级的增长,新的实验、基础设施工具和标准不断涌现。在最初的90天内,超过46万次的铭刻被完成,而截至目前为止,全年的铭刻次数已超过4620万次,期间产生的费用约为3365枚比特币(价值约合1.488亿美元)。

RGB 网络(Really Good Bitcoin) 是一个基于比特币的协议,利用了闪电网络技术,但并不是一个代币协议。

Threshold Network 是一个注重隐私的合并网络,它结合了Keep 和 NuCypher 的功能,允许用户利用 Keep Network 通过链下容器以及 NuCypher 提供的秘密管理和动态访问控制的隐私工具来保护私人数据。Threshold 创建了 tBTC 比特币桥,即一个去中心化且无需许可的跨链桥,桥接了比特币和以太坊网络。

目前开发者们每周都在发布众多的新协议和标准,这些协议实验仅仅是其中的一小部分。新协议和标准的不断推出象征着比特币技术堆栈的活力与演变。这些发展所产生的动力,尤其是在2024年第二季度即将到来的比特币减半事件的背景下,预示着比特币生态系统在进一步的创新和采纳方面仍拥有广阔的发展前景。

代币标准的崛起

在多个新兴协议相继出现之后,社区也开始尝试新的代币标准,这为可能利用比特币独特架构的代币设计提供了一个初步预览。虽然这些标准还处于起步阶段,但值得我们注意的是,开发者们已经开始认识并接受这些已推出的新工具,并意识到它们与以太坊生态系统中同类产品有着相似之处。

BRC-20是DOMO创建的一种实验性代币标准,于2023年3月初发布,旨在比特币上创建可替代代币。这种标准利用Ordinal铭刻和JSON数据,模仿了以太坊的ERC-20模型,但为比特币生态系统量身定制,功能有限。随后,多个平台迅速跟进,开发了支持这一实验性代币标准的工具和launchpad(ALEXBitgetLeatherOrdinalsBotUniSat WalletXverse等)。值得注意的是,作为该标准下部署的第一个代币,ORDI代币到2023年5月市值超过10亿美元,在CoinMarketCap上排名第52,截至撰写时市值超过13亿美元。

BRC-721E是一个类似于广泛采用的ERC-721的实验性代币标准,由Bitcoin Miladys、Ordinals Market和Xverse共同合作推出。在其初始状态下,这一实验性标准允许用户将NFT从以太坊桥接到比特币网络,将一个精简版的NFT及其指向原始以太坊版本的链接铭刻进去,并具备空投功能。一旦NFT被桥接过去,它将自动出现在Ordinals Market。这一实验为两个网络之间的跨链互动展开了多种可能性。

ORC-20是一个实验性的开放代币标准,旨在在保持与BRC-20向后兼容的同时,提供更灵活的命名空间,并在未来的发展中引入UTXO以防止双花支付问题。

ORC-CASH是一种基于Ordinals Protocol 的实验性代币标准,旨在最适合 UTXO 安全模型,并作为 ORC-20 标准的简化版本。

RUNES是Ordinals 创始人 Casey Rodarmor 在 2023 年 9 月提出的,一种作为 BRC-20 标准的替代方案,实验性可替代代币协议。Runes 旨在不依赖链下数据或要求使用原生代币,而是通过UTXO来持有余额,且交易通过特定的脚本条件来识别。

SRC-20 是由Mike In Space创建的一种代币标准,被称为比特币邮票(Bitcoin Secure Tradeable Art Maintained Securely),它们是直接存储在比特币区块链上的数字艺术品,由于存在于 UTXO 集(未发送交易)中,因此它们无法被prune。

STX-20是一种实验性的铭文协议标准,于2023年12月发布,旨在通过在STX代币转移的元数据中嵌入协议信息,来在Stacks区块链上创建和分享数字工件,其信息限制为34个符号。STX-20的发布导致Stacks网络出现了有史以来最大的区块之一,含交易笔数超过10,000笔。

隐私与安全解决方案

除了扩容性之外,开发者们还在致力于将rollup技术引入比特币,并也在为其添加一个至关重要的安全层方面做着巨大的努力。虽然这些技术还处于早期开发阶段,但已经出现了一些值得注意的实验项目,如UrbitRollkitZeroSyncAlpen LabsBison LabsChainwayKasar Labs等等。

生态系统中的其他实验还包括专门设计的协议等,例如1btc、BNSx和Rooch Network,随之出现了新的分类定义,如Drivechains(驱动链)、Spiderchains(蜘蛛链)、Federated Chains(联邦链)、Spacechains(空间链)和Softchains(软链),每一个都见证了旨在为扩展技术堆栈做出贡献的项目的发展。

这些创新提升了比特币网络的内在价值,并将比特币的定位升级为一个更加多功能、更安全的平台。它们在提升网络扩容性和提高其支持各种应用程序的能力方面起着关键作用。随着这些技术的不断发展,预计它们将显著增强网络处理更大交易量和多样化应用的能力,同时还坚守隐私维护和安全保障等基础原则。层出不穷的比特币生态创新共享一个终极目标,即打造足够流畅的用户体验,而无需担忧基础设施是否可以提供足够的支持。

比特币与金融未来

比特币正通过其二层(L2)解决方案的革新和隐私增强技术的发展,塑造一个无需信任的金融生态系统。这些进展标志着比特币在功能性上以及对金融行业潜在影响上的重大转变。得益于提高的隐私性、安全性和扩展性,比特币已经做好准备,以支撑从传统金融交易到创新的去中心化金融(DeFi)方案的多样化金融应用。这种转型突出了比特币不再只是作为一种资产,而是作为构建更安全、高效和更包容的金融体系中的一个基本构件的角色不断增强。随着这些技术的不断采纳,比特币在构建无需信任金融系统中的中心作用日益显著,进一步巩固了其作为未来金融体系关键支柱的地位。

作者更新(2024年3月1日)

自我们的初始报告以来,比特币生态系统已经见证了显著的发展。值得注意的是,比特币的价值自2021年11月以来首次突破了6万3千美元,标志着市场的显著反弹。与此同时,比特币第二层解决方案(L2s)的景观正在迅速扩展,DWF的L2追踪列表现在列出了28个新的比特币L2项目。那么问题来了,如何准确评估这些L2的潜力?

比特币杂志已经建立了一套编辑政策,以三个标准来定义真正的比特币L2:使用比特币作为原生资产,使用比特币作为交易结算的执行机制,并展示对比特币的功能性依赖,这已经引起了不少讨论。因为这一定义将许多新兴平台,特别是那些朝着带有自己代币的去中心化扩展发展的平台,归类为“元协议”或“寄生链”,而不是真正的L2解决方案。

尽管有这些分类,很多项目方或用户并不是很在意,因为更广泛的目标仍然是增强整个生态系统。以下是一些引起我们兴趣的显著创新:

Merlin Chain- 由BRC-420和Bitmap背后的团队领导,这个以资产为中心的L2旨在将显著的L1资产及其用户基础桥接到L2,截至2月底,其锁定的总价值(TVL)已超过20亿美元。

B-squared Network - 该平台采用模块化方法,将zk-rollup作为执行层与B² Hub结合起来,与比特币网络集成去中心化存储,从而形成一个涵盖共识、数据可用性和结算层的综合生态系统。

BounceBit - 这是一个比特币重新质押链,用户可以在利用LSD进行BTC质押和链上农耕的同时,赚取原始的CeFi收益,基本上在比特币上进行“重新质押”。TVL本月也已经飙升到超过5亿美元,并成功筹集了资金。

BOB- 该项目利用以太坊虚拟机(EVM)来启用智能合约的创建和执行。

BEVM- 通过比特币轻节点和Taproot阈值合约的组合POS共识来实现比特币与BEVM之间的去中心化互动。

Citrea- 在比特币上的zkEVM,证明被记录在比特币上,并通过BitVM进行验证。

值得注意的是,很多新兴的比特币L2项目的兴起,主要由中国团队推动,并得到了庞大的中文社区的支持,这些社区带来了大量的TVL,表明了比特币生态正在向东方回迁。

这些项目已经成功改善了比特币的跨链功能,利用它们以前的建设经验实现了显著增长。然而,这种激增也引发了关于L2解决方案可能出现流动性碎片化的担忧,正如以太坊所展示的那样。相反,这为扩大比特币资产的使用并吸引更多比特币用户使用这些新平台提供了机会。尽管这些产品中的许多存在相似之处,但比特币L2的未来仍然充满不确定性和动态变化,期待进一步的发展。

作者The Spartan Group@TheSpartanGroup
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