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简析 Atomicals 协议：BTC 资产协议的革命进行时

2024.04.01 - 117 天前

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。