简析 Atomicals 协议:BTC 资产协议的革命进行时

本文将客观剖析 Atomicals 协议的历史、现状与未来发展。

撰文:Howe

编辑:Faust,极客 web3

导语:在 2024 年 3 月 9 号这一天,BRC-20 这一实验性的资产协议迎来了一周年生日。在这短短一年中,人们见证了 Ordinals 协议的诞生,以及 BRC-20 协议的发布,此后的铭文之夏和新兴协议的持续迸发,让宛若一片荒漠的 BTC 生态迎来了蓬勃生机。

从技术角度看,目前 BTC 生态中的资产发行方案,可以划分为 UTXO 绑定型和非 UTXO 绑定型两大派系,其主要区别在于,铭文资产的数据是否直接与比特币链上的 UTXO 相关联。按照这种区分方式,BRC-20 属于非 UTXO 绑定型资产,而 Atomicals 协议下辖的 ARC-20,则开创了 UTXO 绑定型资产的先河。

本文将主要从 Atomicals 协议带来的新兴理念和技术,及整个 Atomicals 生态的发展方向两大层面,来客观剖析 Atomicals 协议的历史、现状与未来发展。通过本文,读者将更容易理解,为何我们将 Atomicals 协议称之为「自成一派的 BTC 生态革命」。

图源:https://twitter.com/okxweb3/status/1765967704282816873

正文:Atomicals 协议的诞生颇有戏剧性,创始人 Arthur 在 Ordinals 协议刚发布时,想在它之上开发一个 DID 项目,但在开发过程中,他发现 Ordinals 协议有很多局限性,不利于支持他想实现的一些特性。

于是,2023 年 5 月 29 日,Arthur 在推特上发布了第一条关于 Atomicals 协议构思的推文,经过几个月的开发后,Atomicals 协议于 2023 年 9 月 17 日上线。

后来,Atomicals 协议衍生出 Dmint、Bitwork、ARC-20、RNS 等四大概念,未来还将推出 AVM 和拆分方案。在下文中,我们将针对这些典型的产品创新展开原理解读,帮大家更快的理解 Atomicals 的创新所在。

图片来源: https://twitter.com/atomicalsxyz/status/1761738325176553535

Bitwork:非排他的 PoW

Atomicals 协议把 PoW 加入到了代币铸造过程,这个环节被称为 Bitwork,道理类似于比特币挖矿,是为了限流和反女巫而设置的。

我们先看下比特币挖矿的原理:挖矿者在本地不断的向一个给定算法,提供不同的输入值,尝试让输出值符合比特币协议的要求。矿工可能因为撞大运,得到了符合条件的结果,此时所对应的输出值和输入值,就作为「投名状」,写进区块里,当做获取挖矿奖励的筹码。接下来,只要这个新区块被网络中绝大多数节点认可,挖矿者就可以获取 BTC 奖励。

(比特币挖矿的简易原理图)

在 Atomicals 协议的方案中,你需要执行类似的流程,得到符合限制条件的输入输出参数,才有资格铸造出代币。同样与比特币类似的是,Atomicals 也可以动态的调节挖矿难度,比如说,协议可以事先规定:

想获取奖励的矿工要找到一组参数,该参数被输入给定的算法后,输出值满足如下条件:前 4 位数字均为 6,第 5 位数字大于 10(16 进制),此时的限制条件相对比较宽松。但 Atomicals 协议可以周期性的变更限制条件,比如要求输出值前 5 位均为 6,这样就收紧了限制条件,加大了矿工的挖矿难度。

(Bitwork 条件示例图)

Bitwork 和比特币挖矿之间存在本质上的不同:比特币挖矿是排他的,Bitwork 挖矿是非排他的。比如,假设比特币网络里出现了第 99 号和 100 号区块后,不同的矿池针对第 101 个区块的记账权展开竞争,最终只有一个矿池给出的 101 号区块会被比特币网络认可,其他矿池提交的区块会「无效化」,这便是比特币挖矿的排他性所在。

很显然,残酷的排他性竞争不利于个体矿工的生存,很多小矿工最终会把矿机贡献给大矿池,由后者作为一个聚拢大量算力的「整体」,与其他矿池展开竞争,毫无疑问这会让比特币网络内的算力呈现出高度集中化的倾向,这一点甚至在以太坊白皮书中都有明确提及。

与比特币挖矿截然不同,Bitwork 协议下的 ARC-20 挖矿是非排他的,也就是说,不同矿工之间并不存在严格的竞争关系,只要当前 Atomicals 资产铸造量没有超过规定好的总量,矿工通过 Bitwork 机制给出的挖矿结果(代币铸造声明),最终都会被纳入协议的历史记录中。

让我们想象以下场景:假设有一种 ARC-20 资产遵循 Bitwork 协议的资产开始发行,允许用户以挖矿的形式进行铸造,有人给的 gas 比较低,但参与资产铸造的人很多,gas 费立即暴涨,之前给出低 gas 的铸造请求会一直卡着,无法上链。但只要这个 ARC-20 资产没被打完,那么等 gas 费降下来后,这笔 mint 请求仍会被认可,并触发铸造行为。

一句话解释下来就是:Bitwork 只看资产的剩余可铸造量,不看铸造请求的先后次序,而比特币挖矿协议下,晚提交区块的矿工,十有八九被其他矿工淘汰掉。

毫无疑问的是,Atomicals 降低了矿工 / 资产铸造者的参与门槛,传统的 PoW 公链受制于巨大的挖矿难度,出块权基本被几大矿池垄断,个体矿工只有极低概率能成功挖矿,而 Bitwork 的改进措施极大程度削弱了中心化矿池的地位,更利于个体矿工的参与,资产分发更具公平性。

考虑到 PoW 本身就是比 PoS 和 ID0 等方式更公平的资产分发方案,Atomicals 协议又进一步增加了资产分发的公平性,既有物力资源的价值注入,又有随机的运气成分存在(挖矿就是撞大运的过程)。这更进一步地助推了「Fair Launch」概念的发展。

ARC-20:更像染色币而非铭文

其实,对于 Atomicals 协议中包含的 ARC-20 概念,很多人对他存在误解,认为它也是一种铭文协议。但实际上,ARC-20 更接近于染色币,它将比特币的最小分割单位 sat 作为基本「原子」,每个比特币 UTXO 对应的 Sats 数量,就代表其绑定的 ARC-20 资产数额,1 sat=1 Token。

在这里我们以一种名为「TEST」的 ARC-20 作为案例,解释下其运作原理。

首先,TEST 的代币发行方要确定以比特币的哪个区块作为 TEST 的「创世区块」,把初始化信息记录在创世区块的某个比特币 UTXO 交易脚本中,这些初始化信息包括代币符号、总供应量等,这个过程实际上相当于染色,把已有的比特币 UTXO 中的 Sats,染色为与 ARC-20 相绑定的形式,这个比特币 UTXO 有多少 sats 余额,就相当于有多少 ARC-20 资产。

上述 TEST 代币发行者,可以利用 Taproot 锁定脚本的功能,设置一些限制条件,只有符合限制条件的人,才能从上述锁定脚本控制的比特币 Sats 中,转走一部分 Sats。前面我们提到,这些 Sats 都是染色过的,如果你从发行者锁定的 Sats 中拿取一部分,就相当于获取了等量的 TEST 代币。

上述资产铸造者在成功获取到 TEST 代币后,可以直接把这些 ARC-20 代币转移给别人,这个过程与比特币链上的正常转账几乎无区别,就是把手上的比特币 UTXO 分割,其中一份或几份转给别人,这些分割开的比特币 UTXO 各自对应多少 Sats 余额,就对应了多少 ARC-20 代币。

基于这个特性,ARC-20 代币的转账,不需要像 BRC-20 那样先铭刻 Transfer 指令相关的铭文信息,节省了转账成本,也减小了在 BTC 网络上产生的额外数据尺寸。

归纳一下,ARC-20 资产主要有部署、铸造、转账三种操作:

  • 部署 ARC-20 时,资产发行方需要设置代币名称、总量、难度设置、创世区块等信息,并且配置相应的 Taproot 锁定脚本。

  • 用户在铸造 ARC-20 时,将 Claim 信息(铸造代币需要提交的数据)写入前述 UTXO 的锁定脚本中,然后再取出相应的 ARC-20 资产(染过色的 sats)。

  • 之后转移 ARC-20 时,用户无需再向 BTC 存入任何数据,仅需将前述 UXTO 转让给其他人,接收者只要对该比特币 UTXO 溯源,就可以确认它和 ARC-20 资产相关联。

与 RGB 协议主打的「一次性密封」比较类似,ARC-20 交易的安全性完全由 BTC 主网保证,任何人在追踪历史交易记录、计算当前的 ARC-20 资产余额时,不需要额外从链下存储模块中读取数据,只需要查验那些和 ARC-20 染色相关的比特币 UTXO 即可,这是它与 BRC-20 协议最大的区别,后者往往对链下索引器及链下存储层有着很强的依赖。

Source: https://twitter.com/blockpunk2077/status/1725513817982136617

对于 ARC-20 来说,我们只需要一个轻便的索引器(或者是钱包客户端),来帮助我们识别出比特币链上触发了哪些 ARC-20 资产的铸造和转账。

当然,一币一聪的设计存在不可忽视的缺陷,因为比特币主网有个为了防止「粉尘攻击」的限制条件,单次转账至少要一次性把 546 个 Sats 转移给被人,也就是说,你每次把染色后的比特币 Sats 转出去,至少要转走 546 个,这可能是大多数人无法接受的。另外,由于每个 ARC-20 代币都要绑定到一个 Sats 上,ARC-20 资产余额的最小拆分精度为 1,无法细分到更小的地步。

同时,我们注意到目前很多人对于 ARC-20 索引器与 BRC-20 索引器之间的区别仍很模糊,这里着重解释一下:

  • ARC-20 索引器比 BRC-20 索引器更简洁轻便。我们可以将 BRC-20 当作一张纸质的支票,把 ARC-20 当作一枚硬质的硬币。BRC-20 的标准使得用户可以在这张支票中填写任意数量的 BRC-20 资产,这也是为什么 BRC-20 协议会采用 3 种不同的索引交易来保证 BRC-20 资产的准确性和安全性;而 ARC-20 无论怎么交易,它都像是在直接把现成的硬币转让出去,我们在计算 ARC-20 资产的余额时,会比计算 BRC-20 资产的余额容易很多,ARC-20 索引器的工作量会比 BRC-20 索引器少很多。

  • ARC-20 交易索引在资产合并方面比 BRC-20 交易索引更方便。我们可以简单理解为:BRC-20 的资产合并是将 3 张 $1000 价值的支票,用新的一张支票写入 $3000 价值来代替,但原先的 3 张支票理论上要被销毁,但因为已被记录到链上,无法直接抹去,从而造成数据污染;很多时候从交易所提币总会遇到一些莫名其妙的铭文。

  • 而 ARC-20 的资产合并,是将 3 枚硬币打包为一笔交易发送出去,很多时候从交易所提币总会遇到一些莫名其妙的铭文,但是 ARC-20 交易索引就不会污染 sats 的数据,因为他在工作流程上就不一样。

Dmint:NFT 发行的新方式

在 Atomicals 协议中,NFT 集合被称为「容器」(Containers),采用一种叫「Dmint」的去中心化方式来发行。遵循 Dmint 协议的 NFT 发行,具体流程分为四个步骤:NFT 数据准备、配置容器、验证 NFT 项目、铸造 NFT。

对 NFT 项目方而言,工作重点可以集中在 NFT 发行前的准备工作,需要归集所有 NFT 的数据、配置 Dmint 数据等。同时,遵循 Dmint 协议的 NFT 发行方,会把全部的 NFT 数据汇总构建成一棵 Merkle Tree,这棵树的 Merkle root 会发布在链上,完整的 NFT 元数据则都保存在链下。

当 NFT 铸造者选定要铸造的 NFT 后,会获知其链下元数据,之后铸造者向外界出示 Merkle Proof,证明自己获知的 NFT 数据,的确与发行方最初构建的 Merkle Tree 相关联,也就是说存在于 NFT 发行方对外声明的 NFT 数据集中。

在铸造 NFT 的过程中,Atomicals 协议为项目的创始团队提供了高级选项,如设置 mint 支付规则、允许 NFT 铸造者铸造一些限量版的 NFT,这不仅需要通过前述 Bitwork 的方式来铸造,还必须向指定地址支付一些代币才能生效。

Source:https://docs.atomicals.xyz/collection-containers/dmint-guide

可以说,在结合了 Bitwork 之后,Dmint 为比特币链上的 NFT 引入了去中心化铸造机制,此时所有铸造者都需要通过「挖矿」的方式,以抽彩票的形式持续参与 NFT 铸造过程,脚本科学家靠着自动化代码发起泛洪交易的方式,很难行得通。

有了 Bitwork 和 Dmint 协议的结合,比特币生态内无论是同质化代币,还是非同质化代币,都有了 Fair Launch 的土壤。

通过 Dmint,Atomicals 协议加强了 NFT 的安全性与唯一性,提供灵活的管理选项,项目方能够在比特币区块链上自由控制其 NFT 集合。这不仅为创作者开辟了定制化选项,满足多样化的创意需求,也为数字资产的铸造、转移与更新提供了便捷的链上操作解决方案,极大地增强了静态和动态数字资产的灵活性。

此外,Dmint 引入的 Bitwork 挖矿机制,为所有人提供了平等的一次性铸造机会,从根本上消除了脚本自动化铸造的可能性,及与 gas 费相关的市场竞争。

RNS:域名的无限拓展

本文之前曾提到,Arthur 最初想在 Ordinals 生态上做 DID 项目,这个项目就是 RNS — Realm Name System,又称为领域(Realm)。

Realm 的名称以 加号 + 开头,并且至少有一个字母字符,例如 +alice 和 +agent007,它们都是有效的 DID 标识符。对比传统域名以及 ENS 来说,Realm 在保留去中心化的前提下,具有更高的可扩展性和灵活性。

现今的域名服务或 DID 项目具有很大局限,提供的域名大多用于指代单一对象(即网站 / 钱包地址等),用户无法对其进行更深层次地扩展。比如,Alice 拥有 Alice.com 域名,该域名的作用仅限于通过添加不同的前缀如 blog.Alice.com,来代表链接不同的网站或个人信息,无法对该域名不断向下扩展,如 Alice.com.blog.text 这种具备更多场景的域名形态。

这里我们将 Alice.com/blog/text 与 Alice.com.blog.text 这两个不同形态的域名进行更深入的比较。如 Alice.com/blog/text1 和 Alice.com/blog/text2 ,单指打开 Alice 房间里的博客日记的第一页 / 第二页;

而 Alice.com.blog.text1 和 Alice.com.blog.text2,可以对应两种理解方法:

1.打开两个不同房间里两本不同的博客笔记

2.打开 Alice 房间里的博客日记的不同两页。

我们可以发现传统的「/」模式,一开始就将操作空间限定的很狭窄,而 Realm 域名使用的子领域模式,则没有这种限制。

Realm 域名协议,允许任何用户在任何 Realm 域名下发行子域名 (SubRealm),通过分层 / 分级的方式来管理域名生态,并将其代币化。具体规则如下:

  • 任何一个 Realm 或 SubRealm 都可以发布 SubRealm

  • 所有 SubRealm 都可以继承相同的特点,并基于 SubRealm 发布其 SubRealm

  • 所有人都是他们拥有的 Realm 的注册者,不存在中心化的域名管理机构

理论上,SubRealm 的扩展次数是没有限制的,这使得 Realm 域名系统的想象空间及其巨大。举个例子,我们可以把顶级 Realm 域名当成贴吧社区,一级 SubRealm 可以是各种类型的帖子,而之后的二级 SubRealm 则是对应帖子下的回复……如此一来,Realm 域名系统可能带来一场域名应用的革命,它将赋能域名应用并带来更高的可扩展性。

Source:https://twitter.com/atomicalsxyz/status/1761744365448274371

AVM:潜在的一匹黑马

Atomicals 协议自出世以来,其野心不止于资产发行。经过半年左右的发展,符合 Atomicals 协议的资产已越来越多,这延伸出了新的问题——如何为资产提供更丰富的使用场景,以增强其流动性,并在功能性上进行更多拓展。

众所周知,比特币不支持图灵完备的编程语言,很难在其之上构建复杂的 DAPP。Arthur 受 BitVM 的思想启发,以及对 Atomicals 协议的发展顾虑,提出了 AVM 的想法,虽然 AVM 具体细节仍未公布,但市场对其预期很高。

根据 Arthur 的看法,AVM 主要是为了支持 Bitcoin 网络中复杂逻辑的实现,比如解决 ARC-20「一币一聪」 无法拆分等问题。此外,目前市面上的比特币扩容方案基本都存在各种问题,我们期待 AVM 的发布能为 BTC 生态带来更多活力。

据 Arthur 透露,乐观的情况下,可以在比特币减半前将 AVM 第一个 beta 版本发布出来,届时我们将会对其进行进一步的详细解读。

Atomicals 协议生态总结:机遇即将涌现

无论是 BRC-20 等铭文协议,还是 Atomicals 生态,在经历几波高潮后都陷入了冷静期。但我们发现,BTC 上的资产发行与以往在以太坊上的资产发行,有很大不同,这两个生态更多是去中心化和中心化的区别。

现有的 BTC 上的资产让「Fair Launch」的概念流行起来,Atomicals 协议通过 Bitwork、Dmint、无预挖、无分配的方式,增加了市场用户对项目资产的信任,减少了项目方对资产的直接操纵。某种程度来看,这其实就是中心化与去中心化的爱恨情仇。

中心化项目方在前期发展中效率更高,反应更灵敏,如果操纵得当就很容易成功;而去中心化项目因追求更高的公平性和分散化,在项目推动、市场营销等方面更需要社区的自发行动,前期发展可能阻力很大,但一旦挺过艰难期,很快就会把中心化项目甩在身后。

Atomicals 生态亦是如此,下图是当前已上线和正开发中的 Atomicals 生态项目。即使现在整个 BTC 资产市场较为冷清,Atomicals 协议的发展仍在早期,依然有不少项目选择积极接入 Atomicals 生态,这源于社区成员对于 Atomicals 生态的强大信心。

而这些强大信心的来源,一方面来自于 Ordinals 协议、BRC-20 协议所引出的「Fair Launch」热潮,另一方面来自这场野草丛生的去中心化实验所带来的美好愿景。

我们相信,随着之后 AVM 的发布,Atomicals 协议能够在 Bitcoin Layer1 上实现可编程性,发展出更多基于 AVM 的应用,为整个比特币生态书写崭新的篇章。

作者极客web3@eternal1997L
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