解读符文交易环境REE：图灵完备的无跨链比特币执行层

Runes中文社区｜2024-12-04 17:00

REE 引入了一个去中心化的比特币执行层，为 BTCFi 应用启用图灵完备的智能合约。无需资产跨链，REE为比特币主网增强了可编程性，并且保留了 Bitcoin 原生的用户体验。

BTCFi 风起云涌之际，Omnity 发布了全新的Bitcoin 一层可编程性拓展协议 REE。加上团队在跨链互操作性方面(Omnity hub)的多年积累， Omnity 已经成为 BTCFi 领域最重要、也最具探索能力的玩家之一。

官网：https://www.omnity.network/

在我看来，Omnity Network 正在探索了一条高效、极具可组合性且容错度非常高的 bitcoin 生态「扩容和增强可编程性」的技术方案：

1、有高频交易场景的，通过 Trustless 级别的 Bitcoin 资产跨链方案 Omnity Hub，去到 Bitlayer、Solana、Base 这些生态建设设更完善的高速智能合约链上去；

2、大资金场景、正常交易频次的 DeFi 业务，则使用 REE 直接在 Bitcoin 一层构建。

Hub 和 REE 自独立，具备灵活的可组合，可以说为开发者的创新奠定了扎实的基础，期待在 BTCFi 领域可以出现破坏式的创新！

感兴趣的小伙伴可以先阅读本文，要看英文原版的详见链接⬇️

REE 白皮书：https://x.com/louisliubj/status/1861588938475086166

以下是中文翻译版，Enjoy～

REE：图灵完备的无跨链比特币执行层

什么是 REE?

符文交易环境Runes Exchange Environment (REE) 是一个 Bitcoin 的去中心化的执行层，它无需资产跨链即可为比特币一层（Bitcoin L1）提供可组合的智能合约。REE 通过在去中心执行层上的智能合约来增强比特币的多重签名交易的机制，直接参与比特币主网交易。

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图0. 比特币多重签名交易

多重签名交易是一个包含多个参与者输入的比特币交易，这是比特币生态系统多年来使用的一种技术。通常，一个参与者充当协调者，使用PSBT(部分签名比特币交易)来聚合每个参与方的签名，然后将交易广播到比特币网络。多重签名交易的一些显著用例包括 CoinJoin、多重签名钱包和托管人。

在多重签名场景中，参与者除了人类之外还可以是程序。在 DeFi 环境中，交易者通常与协议(智能合约)作为交易对手进行交易。REE 的理念是让 BTCFi 协议参与比特币多重签名交易，并将整个签名过程转移到公共区块链上，从而实现去中心化。

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图1. 去中心化多重签名协调(DMSC)

图1 展示了去中心化多重签名协调(DMSC)的一般流程。该设置涉及一个交易者、多个BTCFi协议(A、B和C)以及一个在公共区块链上的协调者。协调者聚合签名并广播最终交易。

DMSC 过程如下：

1、协商阶段

交易者通过与多个协议协商条款来发起交易。每个协议代表一个持有比特币资产并根据特定规则准备进行交易的实体。协议的例子包括去中心化交易所、借贷协议、稳定币等。

2、签署阶段

在谈判之后，构建一个PSBT来反映交易。协调者随后调用每个协议来签署PSBT。每个协议(A、B和C)验证其交易部分并通过签名批准其包含。

3、广播阶段

一旦PSBT完全签署， Coordinator/协调者将其转换为比特币交易并广播到网络。致此，交易在比特币上完成结算。

REE 选择 ICP(Internet Computer Protocol) 作为 DMSC 的公共区块链。换句话说，REE是ICP上的比特币 DMSC 基础设施。

为什么是REE?

比特币是世界上最安全和最去中心化的区块链，但其有限的可编程性限制了其在复杂金融应用中的使用。REE通过提供高级可编程性和图灵完备的智能合约来补充现有的比特币L2解决方案，同时保持自托管并最小化信任假设。

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图2. REE不是比特币L2

与大多数 L2 不同，REE 智能合约直接与比特币的 UTXO 模型交互，实现高级可编程性的同时保持自托管。交易者不需要在跨链桥上锁定他们的比特币资产。他们通过用比特币钱包签署PSBT与智能合约交互，并在比特币上即时完成交易结算。

另一方面，在已知的比特币 L1 可编程性增强解决方案中，DMSC 相比其他方案具有显著优势。它利用现代公共区块链来增强比特币可编程性，而不是依赖新的 OP 代码。此外，DMSC 可以与所有基于 UTXO 的元协议资产兼容，无需升级元协议和索引器。

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表1. 比特币L1可编程性技术方案比较

最后，ICP 可能是 DMSC 最合适的区块链。REE 利用 ICP 的 Chain Fusion 技术来安全管理私钥和比特币签名，在保持比特币安全模型的同时启用 DMSC。通过 ICP 的原生比特币集成和链上索引器，REE 以一种最小化信任的方式与 Runes (最广泛接受的基于 UTXO 的比特币元协议)兼容。

REE 是如何工作的?

受以太坊影响，绝大多数智能合约平台的状态模型是基于账户的，这也影响了智能合约开发者的思维模式。然而，比特币的链上状态是基于UTXO的。REE引入 Exchange-Pool 模型来弥合差异。Exchange-Pool 模型适应比特币的UTXO状态管理，并且可以在像ICP这样的基于账户的公共链上轻松实现。该模型由3个简单概念组成：

1、Coin 是基于UTXO的比特币资产的单位。BTC 和 Runes 在 REE 中被接受为 Coin。

2、Exchange 是在 REE 平台上运作的BTCFi协议实例，用于促成 Coin 交换。

3、资金池(pool)是Exchange用来持有 Coin 和签署比特币交易的公钥(Chain Key)。根据Exchange逻辑，用户将一袋 Coin 投入池中，并从中获得另一袋 Coin。通常，一个Exchange管理多个池，每个池都有用于 Coin 和状态数据。

比特币构建者现在可以用REE 的Exchange创建多样化的 BTCFi 协议——实现了几个公共方法的 ICP 智能合约。

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图3. REE架构

图3展示了在REE上完成比特币交易的过程，涉及多个组件如两个Exchange、REE协调器和前端界面。以下是过程的逐步分解：

1、询价：交易者通过前端界面启动流程，进行交易询价。这可能涉及选择他想要执行的交易或操作类型，比如在ExchangeA上进行交换然后在ExchangeB上质押。

2、构建 PSBT：一旦交易者同意交易条款，前端在 REE Typescript SDK 的帮助下构建PSBT。

3、交易者签署PSBT：交易者用他的比特币钱包审查并签署 PSBT，本质上是批准交易进行后续处理。

4、调用 Orchestrator/协调器：前端将 PSBT 发送到 REE Orchestrator/协调器。REE Orchestrator/协调器作为协调者，监督交易执行。

5、检查输入：在 Orchestrator/协调器执行REE交易之前，必须验证所有 PSBT 输入以确保它们是可花费的并且确实包含它们声称的资产。Orchestrator/协调器依赖 Ord Canister (链上 Runes 索引器) 来完成这一点。

6、Exchange签署PSBT：验证后，REE Orchestrator/协调器与相关Exchange通信以签署PSBT。Exchange验证PSBT数据符合其交易条件，并一个接一个地签署。

7、广播交易：在所有相关Exchange签署PSBT后，REE协调器将完全签名的交易广播到比特币网络。然后交易在比特币区块链上得到确认，完成整个过程。

REE Orchestrator/协调器负责确保状态一致性，通过通知Exchange在任何Exchange拒绝签署时回滚状态。

在任何人使用Exchange之前，它必须由其构建者初始化：

1、部署(步骤0.1)：构建者将Exchangecanister部署到与 REE Orchestrator/协调器相同的ICP子网上。尽管 canister 可以跨子网调用，但会带来不必要的延迟。

2、注册(步骤0.2)：构建者向REE Orchestrator/协调器注册Exchange。

Exchange构建者负责Exchange维护，包括升级和充值cycles以保持运行。Omnity将为Exchange构建者提供通用设施以方便使用，但都是可选的且可替换的。

系统特性

可编程性

REE Exchange是独立的ICP智能合约，可以充分利用底层区块链的功能。建议读者访问 ICP 技术文档了解更多关于ICP智能合约开发的信息。

ICP技术文档：

https://internetcomputer.org/docs/current/home

这里有几个提示：

1、密集计算如人脸识别可以在 ICP 智能合约内运行：

https://medium.com/dfinity/the-next-step-for-deai-on-chain-inference-enabling-face-recognition-589183203fc2

2、ICP 的比特币容器可能是世界上最大的智能合约，占用500GB链上存储，每年成本仅需2500美元。

https://github.com/dfinity/bitcoin-canister

3、Omnity Hub 是 ICP上完全链上的全链互操作性堆栈，这意味着不需要链下中继器或索引器。Omnity Hub 通过 RPC 接口直接连接数十个异构区块链。

https://explorer.omnity.network/

可组合性

REE 智能合约可组合性确保了跨协议的无缝集成，通过在最小化信任框架中结合流动性和逻辑单元来实现创新金融协议。

REE提供 Bitcoin 式的可组合性。每个 exchange 只关心它接收什么(输入)和它提供什么(输出)；只要输入/输出合理，它就同意参与交易。REE交易可能涉及多个exchange ，每个exchange 都接收和贡献一些硬币。在exchange 的配合下，协调器负责确保多重签名交易的原子性。原子可组合性意味着多重签名交易要么完全成功，要么在任何部分失败时完全回滚。这在DeFi应用中至关重要。

通常，交易者向第一个exchange 提供初始输入；第一个exchange 的输出进入第二个exchange ，这样持续下去直到最后一个exchange 的最终输出给到交易者。PSBT的签名顺序遵循这个逻辑：第一个exchange 只有在交易者已签署其输入的情况下才会同意提供其输入并签署PSBT，依此类推。

从概念上讲，exchange 可组合性看起来像管道化的Unix命令。然而，它不仅如此。任何实体(交易者或exchange )都可以不考虑顺序向其他实体提供输入。例如，交易者的输入给到第二个或更后的exchange ；exchange代替交易者提供初始输入和比特币网络费用。

此外，交易者不一定是个人；它可以是链下进程或ICP智能合约。这为链上或链下收益聚合器或套利机器人打开了可能性。通过强大的Chain Fusion堆栈，REEExchange可以与其他区块链交互。例如，以太坊或Solana上的状态变化可以触发REE交易，反之亦然。

风险概况

接受者(与资金池交易的交易者)在签署前审查包含所有交易条款的PSBT，这些条款由输入和输出表示。签署后，包括交易者自己、exchange 、REE、ICP节点和比特币矿工在内的任何人都无法更改交易。换句话说，接受者不承担任何托管风险。

通常，每个REE交易的执行都会导致特定资金池的状态变化，这使得从先前查询获得的交易条款失效。考虑到REE交易执行的延迟(以秒计)远低于比特币(以分钟计)，REE交易通常按顺序处理。然而，当多个交易者同时与同一资金池交易时可能发生交易失败。

交易失败不会导致资产损失；交易者只需重新查询并尝试再次执行。

做市商(向资金池提供流动性的交易者)在将资产控制权交给exchange 时承担托管风险。因此，他们面临与Exchange逻辑相关的智能合约风险，这强调了审计和Exchange构建者声誉的重要性。

做市商的安全假设包括ICP和REE平台。然而，ICP的安全性(价值数十亿美元)在所有已知情况下都满足BTCFi协议的安全要求。

比特币状态一致性

比特币脚本在支持BTCFi方面的限制不仅是由于操作码的功能限制，也很大程度上是因为它们无法维护复杂的链上状态。相比之下，REE中的exchange 能够方便地维护和管理状态。然而，REE exchange 状态最终必须与比特币保持一致；否则，REE交易就无法在比特币上结算。

为防止结算失败，协调器验证所有交易输入尚未被花费。每个exchange 还验证交易输入和输出满足其标准。这种方法确保只有有效和经过验证的输入被用于结算交易。

然而，即使这些输入在交易执行前得到验证，之后也不能保证结算。交易者可能有意或无意地将相同的输入用于另一笔比特币交易。

REE必须感知比特币网络中的实时变化并做出相应响应。在比特币原生集成和链上Runes索引器的支持下，REE可能是唯一一个在不依赖中心化链下进程的情况下实现这一目标的比特币执行层。

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图4. REE Tx状态

REE Orchestrator/协调器是管理所有REE交易生命周期的组件。它负责通知Exchange相关状态变化事件

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图5. 资金池状态管理

Exchanges 基于资金池管理状态。具体来说，资金池的状态应该组织为一个由在该资金池上执行的交易序列链接的状态链。资金池始终根据状态链的头部处理查询请求和执行新交易。根据来自 Orchestrator/协调器的事件通知，资金池执行敲定或回滚。

此外，考虑到比特币网络费用的高波动性，没有经济上可行的方法来确保交易在特定时间框架内被纳入区块。在比特币网络费用飙升的情况下，有两种方法可以加速结算：RBF(Replace-By-Fee，费用替换)和CPFP(Child Pays for Parent，子为父付费)。RBF需要重建交易，这会导致糟糕的用户体验。

REE使用CPFP，这意味着当比特币网络费用飙升时，后续交易需要补贴同一资金池上之前未进块的交易。费用补贴仍然是自由市场机制：只有当交易者预期尽管成本增加仍有盈利时，他们才会发起后续交易。

性能

执行层的性能通常由两个指标衡量：吞吐量（以TPS为单位）和延迟。在REE上，交易者可以以仅几秒的延迟依次执行交易，无需等待区块确认即可进行下一步操作。在延迟方面，REE将比特币的性能提高了100倍。

REE的串行交易将以批量形式在比特币链上结算。由于一个内存池交易最多可以有25个后续交易，每个比特币区块最多可以为单个REE交易池结算25笔交易。因此，25可以被视为单个REE交易池的吞吐量上限。

不同的交易池可以实现并行交易执行。当价格竞争不必要时，Exchange构建者可以添加冗余池以增强并发性。例如，将代币分布在10个池中用于一次拥有10万名领取者的空投，可以显著减少因多个用户同时领取而导致交易失败的可能性。

在单个交易池中，可以通过管理多个持有相同类型币种的UTXO来实现池内并发。然而，这需要更复杂的UTXO选择、拆分和合并算法。未来的Exchange可能会探索这些先进技术，以提供更好的用户体验。

成本

REE交易对用户的主要成本来自比特币网络费用。REE通过使用 P2TR 地址类型最小化结算交易的尺寸。

构建者承担 ICP 上的Exchange运行成本(cycles)。尽管ICP非常具有成本效益，但构建者需要在协议内部或外部产生收入以确保其Exchange的经济可持续性。

MEV

REE是一个执行层，将交易排序委托给 REE Orchestrator/协调器容器所在的 ICP 子网。虽然理论上可能，但 ICP 子网节点通过重新排序交易来提取 MEV 的情况是闻所未闻的。

更重要的是，REE上没有滑点的概念；当交易者签署PSBT时，所有交易输入和输出已经设定，如果来自Exchange资金池的输入已被花费，交易将失败。因此，如果 REE 交易被抢跑，它将自动失败，让抢跑者独自承担价格风险。

治理

REE将由 Omnity SNS DAO 管理，负责监督协议升级、参数调整和开发路线图。SNS链上治理确保了REE生态系统可持续发展的透明度和社区驱动的决策制定。

用例

将 DeFi 协议从以太坊或 Solana 复制到比特币是利用 REE 的直接方式。下面列举几个例子来详细说明。

AMM DEX(自动做市商去中心化交易所)

RichSwap，由 Omnity 构建的AMM DEX，将与REE主网同时启动。作为REE上的第一个交易所，RichSwap服务于以下目的：

1、RichSwap验证REE平台的功能性和性能

2、RichSwap是开源的，为BTCFi构建者提供完整示例

3、其他BTCFi协议可利用RichSwap加速流动性自举

4、RichSwap内置代币价值捕获机制，其他BTCFi协议可以利用

虽然 RichSwap 是第一个交易所，但它不享有任何特权。在主网启动后，REE将快速过渡为开放平台，接受任意符合技术规范的BTCFi协议(包括AMM DEX)无许可注册。

借贷

基于REE的借贷协议可以支持多个资金池，每个池都有不同的配置、风险参数和资产支持类型。每个支持用蓝筹Runes抵押借入BTC的资金池可能有不同的利率、抵押率和清算阈值。它可能选择向流动性提供者(LPs)返还atoken。通过与ICP上的预言机集成，借贷协议可以去中心化地确定抵押物价值或触发清算流程。

流动性质押代币

在 REE 上实现比特币 L1 质押是可行的，但整合现有的质押协议(如Babylon)是更有趣的可能性。用户将比特币存入Exchange并以 Runes 格式接收 LST。然后 LSTExchange与比特币 L1 上的 Babylon 质押协议组合，同时通过无信任跨链协议管理 Babylon 链上的委托和质押奖励。Omnity Hub 已经通过全链上架构和轻客户端验证与 Osmosis 集成。因此，ICP 智能合约和 Cosmos 应用链之间的交互不再面临技术障碍。