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編號: 鏈源Security Knowledge No.059

比特幣生態曾被是這輪牛市最有潛力的生態之一,銘文熱潮結束後,比特幣生態慢慢冷淡。但隨著比特幣價格不斷上漲達到歷史新高10萬美元,市場的焦點又回到了比特幣生態。比特幣生態目前魚龍混雜,我們透過科技的角度去理解比特幣的每個生態的前景到底怎麼樣。

比特幣生態從技術角度看主要分為三類:

一、銘文等各類衍生性資產:既有BRC-20系列、也有UTXO系列。此類協議主要將資料銘刻在隔離見證的腳本資料中,並依靠鏈下的索引器來進行索引和記帳。

二、比特幣二層網路:分為UTXO 系陣營及EVM 系陣營。而這個又可以繼續分為許多細分領域,例如狀態通道、側鏈、Rollup、客戶端驗證等等。

三、基於比特幣網路的基礎建設類項目:錢包、交易所、跨鏈橋、模組化索引器等。

接下來,我們展開來簡單梳理一下比特幣生態的主要協議分類:

Ordinals

Ordinals 協議的出現讓比特幣生態打開了新的篇章,他是一個為聰(SATS)編號的系統,通過賦予每個聰一個序號,然後再附加上額外的數據(文本、圖片、代碼等) ,這樣就能夠使每個聰都變成獨一無二的NFT,而這個過程則稱之為「銘刻」或「刻錄」。

目前,在Ordinals 的基礎上又有很多的衍生協議,例如BRC-20、BRC-100、BRC-4​​20、Runes、BRC-721、BRC-69 等等。下面我們簡單再介紹其中的幾個。

1:BRC-20

BRC-20 是比特幣網路上一個同質化代幣的發行標準。但因為BRC20 的轉賬不在BTC 主鏈上執行,必須被在排序器中先歸集再進行轉賬,這樣操作就讓它產生了大量垃圾交易,結果就會導致比特幣網絡UTXO 集的膨脹,也是對於資源的一種浪費,因此比特幣的核心開發者和礦工對此展開了一場激烈的爭論,但最後也沒有達成一致。

但這並不影響基於BRC-20 發行的那些代幣的火爆,例如Ordi、Sats等。

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2:BRC-4​​20

BRC-4​​20 是Ordinals 的基礎上開發的第一個元宇宙協議,使銘文資產能夠跨引擎、遊戲和鏈運行,同時它還給銘文等資產賦予了“版稅”功能,比較有代表的就是一度高達幾萬刀一個的藍盒子。雖然這種設想很好,但是BRC-4​​20的發展由於比特幣網路底層的基建導致他還有大的不足。

3:符文

Runes協議專為易用性而設計,並有望為比特幣代幣生態系統帶來一些有影響力的變化。透過遵循比特幣的UTXO 模型,符文透過減少UTXO 集不必要的膨一種「減少危害」的形式,這是BRC-20 等協議的一個重大問題。其更簡單的設計可以吸引更多開發者的興趣和參與,並有可能加速比特幣的創新。

無縫的用戶體驗可以吸引更多主流採用,因為用戶不需要處理原生代幣或處理鏈下複雜性。這允許靈活分配和轉移符文餘額,無效的協議訊息會導致符文燃燒,作為未來升級的保障。此外,符文可以發行特定的人類可讀符號和十進製配置, 和轉移不需要使用原生代幣,使得協議不那麼繁瑣,更用戶友好。總的來說,符文提供了一種更簡單、更直觀的方式來處理比特幣區塊鏈上的替代品。

閃電網路協定

4:Lightning Network(閃電網路)

閃電網路的概念萌生於2015 年,它本質上可被視為比特幣的Layer2 協議。其核心機制在於建構交易雙方的支付管道,以此為比特幣交易的速度與隱私性賦能。

閃電網絡的實現流程大致是這樣的:用戶得預先把比特幣存入閃電網絡,具體而言,是將其鎖定在多重簽名錢包裡,此操作類似於資金託管,完成後用戶會得到相應的交易額度。此後,用戶之間可透過閃電網路快速完成交易,整個過程無需第三方介入記帳。這些交易在進行時並不會即時上鍊,而是要等到交易徹底結束,通道內的交易資料才會被推送至上鍊處理。

這種支付通道建立在節點與節點之間,形成獨特的交易連結。當下,閃電網路已擁有21,875 個節點。理論上,節點(通道)數量的擴充會促使鏈下交易速度呈指數級增長。閃電網路的運作邏輯和離線ATM 機有相似之處,銀行預先在各地ATM 機中存放現金以滿足用戶交易(存取)需求,ATM 機分佈越密集,櫃檯交易的擁塞狀況就越能得到緩解,而閃電網路中節點越多,交易處理就越有效率流暢,大幅提升了比特幣交易的整體效能與使用者體驗。

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5:Taproot Assets

Taproot Assets 協議於2023 年10 月由閃電網路的開發商Lightning Labs 正式推出。此協議作為構建於比特幣之上的Taproot 原生資產層,賦予了用戶在比特幣區塊鏈上創建資產的能力,並且支持借助閃電網絡進行資產發送,從而達成以極低的成本實現快速且大規模交易的目標。

Taproot Assets 協議具備強大的功能,既能用於發行如穩定幣這般同質化的資產,也能夠發行像NFT 這樣非同質化的資產。依據該協議所發行的資產會被妥善儲存於比特幣UTXOs 之中,這項特性有效避免了對比特幣網路造成膨脹影響,同時這些資產也能夠自由地進行轉移或銷毀操作。

然而,Taproot Assets 協定也並非毫無瑕疵,其主要面臨的問題在於對第三方儲存索引器存在依賴。一旦脫離了儲存索引器,基於該協定所發行的資產(Token)便極有可能永久遺失,而這種第三方索引器又帶有明顯的中心化特徵。

儘管存在上述問題,但這並未阻礙Taproot Assets 協議的持續發展進程。截至目前,已經有許多基於該協議所發行的資產湧現。具體情形可參考如下圖示:

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6:Nostr

協議或許不少人會搞混,目前常見到的Nostr 主要有兩個,分別是Nostr Protocol 和Nostr Assets。

Nostr(Notes and Other Stuff Transmitted by Rrelays、透過中繼傳輸筆記和其他內容)Protocol 是一個用於分享相對較少的資料(如文字貼文)的協議,該協議不依賴任何中央伺服器,而是基於加密金鑰和簽名,因此具有彈性且不可竄改。簡單來理解的話就是,Nostr 是一款簡潔且開源的去中心化訊息(社交)協議,其核心是每一則訊息都帶有簽名,這樣用戶的資料就不會被任何中央機構或公司所控制,實現社交資訊的不可竄改及去中心化。

Nostr Protocol 其實早在2020 年低就已經啟動了,只是在去年才借助比特幣生態的火爆和Damus 的出圈引起了更多的關注。而就著這個時候,一個名為Nostr Assets 的協議又出現了(2023年7月份才啟動的計畫),這是一個旨在將Taproot 資產和原生比特幣支付引入Nostr 生態系統的新開源協議。

Nostr Assets 允許用戶使用Nostr 帳戶作為錢包,其公鑰成為錢包位址,私鑰具有管理內容事件和貨幣事件的權限,而且,該協議還允許與其他支付協議(例如閃電網路)進行互動。去年的12 月份,Nostr Assets 宣布了其首次Fair Mint(NOSTR),並藉助比特幣生態爆火的春風直接爆火,於是很多人就把Nostr Protocol 和Nostr Assets 混為一談。

不過,當時確實不少人透過Fair Mint 賺到了可觀的收益,例如有人僅投入了3000 個雙T(Treat 和Trick 代幣)進行抽獎,就直接獲得了2160 枚NOSTR。

所以也才有了後面Nostr 開發者公開文章指著Nostr Assets 是在藉用Nostr 的名義進行欺詐,不過後來這件事情似乎也不再被大家提起了,畢竟用戶是用腳投票的,在乎的只有賺錢效應,至於Nostr Protocol 和Nostr Assets 之間的關係,根本不會在意。

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Atomicals

Atomicals Protocol(原子協議)誕生於去年(2023年)的9 月17 日,可以用來在基於UTXO 模型的區塊鏈上實現數位物件(Digital Objects)的鑄造、轉移和更新。該協議將比特幣最小單位sat(聰)的UTXO 作為構成萬物的“原子”,它從底層重新思考瞭如何在比特幣上進行不可篡改、公平地發行代幣(或稱之為數字物品) 。 Atomicals 內部包含了完整的數位物件歷史,使其本身成為證明數位物件真實性和所有權轉移的依據,而無需依賴外部的驗證過程。

讓我們來簡單比較一下上面提到的Ordinals 協定與Atomicals 協定的主要區別:

Ordinals 的代幣的信息是寫在隔離見證的腳本數據中,當你驗證一筆Ordinals 轉賬時,需要先下載隔離見證,然後去解析其中的json 內容,最後去排序器中查詢對應的代幣信息,因此,基於Ordinals 的BRC-20 每次轉帳操作,都需要發送兩筆交易。

而Atomicals 以比特幣的最小單位Satoshis(聰)作為基本組成“原子”,每一個Satoshis 的UTXO 用來代表這個Token 本身,當驗證一個Atomicals 交易時,只需要在BTC 鏈上查詢對應sat 的UTXO 即可完成驗證。

7:ARC-20

正如BRC-20 是基於Ordinals 協議的代幣發行標準,ARC-20 則是基於Atomicals 協議的代幣發行標準,它也是第一個由本地Satoshis 支持的記帳單位的代幣協議。

基於ARC-20 發行的代幣都是有1 Satoshis 來托底的,也就是每個ARC-20 代幣價值不會低於1 Satoshis,因為ARC-20 使用Satoshis 來代表部署的代幣的所有權單位。 ARC-20 代幣可以進行拆分和組合,任何人都可以Mint 自由產生ARC-20 代幣,並可以透過​​比特幣網路進行轉移。

此外,因為ARC-20 有內建的命名系統,一旦被命名,則全域統一,不會有第二個。例如命名為ATOM 之後,就不會再有第二個ATOM 名稱的ARC-20 代幣,具有唯一性。

我們剛才提到的ATOM 代幣就是ARC-20 的代表代幣(龍頭),但要注意的是,它只是和ATOM(Cosmos)名字一樣而已, ATOM(ARC-20)和ATOM(Cosmos)是完全不同的兩種代幣。

當然,除了ATOM 代幣外,目前也有不少基於ARC-20 的代幣。如下圖所示。

而且從上圖我們也能夠看到,目前除了ARC-20 外,基於Atomicals 協議還有其他的兩大類其他的資產:Realm(即領域、旨在成為DNS 及所有其他區塊鏈命名系統的全球替代品)和Collection(NFT 合集)。有興趣的伙伴可以自行去了解研究。

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STAMPS

STAMPS 是一個基於Counterparty(2014 年就誕生的協議)協議的“改進版”,即是基於比特幣的NFT 協議。其最大特點是,它永遠可以存在於BTC 鏈上,全節點必須同步該資料。也就是它能夠將base64 格式的圖像資料嵌入到比特幣鏈上的交易輸出之中,從而永久地在比特幣鏈上保存對應的圖片資料。

如果我們還是拿STAMPS 和Ordinal 進行比較的話:Ordinals 是將資料記錄到單一Satoshis 上,節點運營商可能會修剪這些資料以提高效率。而Stamp 選擇直接嵌入到比特幣區塊鏈的UTXO 集中,這種整合意味著資料真正成為區塊鏈的永久部分,不可變且不可擦除。但STAMPS 最大的問題是手續費比較貴,一次交易的手續費用需要幾十美元(甚至上百美元)。

8:SRC-20

STAMPS 協議除了支援發行非同質化代幣(NFT、基於該協議發行的NFT也被稱為比特幣郵票)外,還可以發行發行同質化的SRC-20 代幣,是基於STAMPS 協議的一種代幣發行標準。

SRC-20 也是基於JSON 程式碼格式,與BRC-20 幾乎一樣,能夠用於部署、鑄造和傳輸SRC-20 代幣的文字。但SRC-20 的儲存資料目前最高只能接受24x24 像素或8 色深的影像。

以SRC-20 標準為基礎的代幣(比特郵票)目前也有很多,比較有代表性的是STAMP(和STAMPS同名而已)、Kevin等。如下圖所示。

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RGB/BitVM

RGB 協議,來自比特幣古典擴容方案「染色」概念,在過去的許多年裡都被公認是比特幣最優雅的擴展(擴容)方案之一,我們可以簡單地把它理解為是一個在比特幣一層發行和管理資產的協議。

RGB 的設計思路是透過把鏈外的RGB 交易與比特幣交易的UTXO 進行綁定,並把RGB 資產所有權密封在比特幣的UTXO 裡面,這種設計想要實現的結果是讓RGB 的資產所有權以及合約狀態可以且必須透過比特幣的UTXO 來進行操作和控制,從而實現透過比特幣UTXO 來保證RGB交易和資產的安全性,即防止了雙花(即雙花攻擊、指一筆錢可以花出去兩次)的可能性。

或者我們換個大白話來理解的話就是:因為比特幣的結構中沒有智能合約的能力,UTXO 只能驗證和控制BTC 自身的資產,對非BTC 的資產它無法實現操控的功能,而RGB 的設計提供了這樣的解決方案。

目前基於RGB 已經出現了不少比較有代表的項目,例如:

BitRGB:一個基於RGB 協定的比特幣資產管理平台,並且還能夠與閃電網路相容。

UniPort:一個全鏈互通協議,能夠將比特幣生態系統資產(例如BRC-20/ARC-20等)無縫整合到智慧合約生態系統中,使得此類資產能夠轉移到以太坊或其他EVM 相容網路。

另外,還有諸如錢包類項目Iris Wallet、MyCitadel、Bitmask、Shiro、DeFi 類項目Bitswap、Pandora Prime、以及基礎設施類項目Cosminmart、Infinitas 等等。

除了RGB 協議,還有一個BitVM 協定。 BitVM 是比特幣虛擬機器(Bitcoin Virtual Machine)的縮寫,對標ETH 的EVM,它使用的技術有點類似於Optimistic Rollups,允許開發者在比特幣上運行複雜的合約,而無需改變比特幣基本規則。

BitVM 的概念是由robin_linus 大佬(ZeroSync專案的負責人)提出的,去年(2023年)該大佬發布了一個名為《BitVM: Compute Anything on Bitcoin》的白皮書。如下圖所示。

然後,今年2 月的時候,又出現了一個RGB++,這是一個基於RGB 的擴展協議(由CKB推出),利用一次性密封條和客戶端驗證技術來管理狀態變更和交易驗證。它透過同構綁定將比特幣UTXO 映射到Nervos CKB 的Cell 上,並利用CKB 鍊和Bitcoin 鏈上的腳本約束來驗證狀態計算的正確性和變更所有權的有效性。也就是說在RGB++ 協議下,用戶無需跨鏈即可直接使用比特幣帳戶,操作自己在CKB/Cardano 等UTXO 鏈上的RGB 資產。再換句大白話說的話就是:但在RGB++ 下,所有人的RGB 資產資料都是存放在CKB 或Cardano 鏈上的,這就可能會存在一定的安全或隱私問題(當然如果你信任CKB或Cardano的話這種問題可以忽略)。

RGB 和BitVM 協議都致力於擴展比特幣的功能,但它們在設計上有一些關鍵差異,BitVM 主要是強調了鏈下計算和欺詐保護,以確保合約執行和交易的完整性,而RGB則更加關注隱私性方面。

  • Layer2

Layer2 的類型根據資料可用性和共識機制可以大致分為:狀態通道(State Channel)、側鏈、Rollup、客戶端驗證(Off-chain verification、鏈下驗證)等。其實我們上面提到的閃電網路(狀態通道)、RGB(客戶端驗證)也可以歸類到Layer2 分類裡面,但我們這裡還是決定把這個當作一個單獨的分類來做介紹。接下來,我們簡單再來給大家列舉幾個主要的協議。

側鏈方案:

9:Fractal Bitcoin

Fractal 網站寫道:“Fractal Bitcoin 是唯一使用比特幣核心代碼本身在世界上最安全、持有量最大的區塊鏈之上遞歸擴展無限層的比特幣擴展解決方案。”

Fractal Bitcoin 的比特幣原生方法由OP_CAT 操作碼的整合支持,旨在在不依賴外部協議的情況下擴展比特幣的功能。據該計畫稱,該網路提供不到30 秒的區塊確認時間,比比特幣的基礎層快得多,這得益於其遞歸分層結構和高效的共識機制。對傳統Layer2來說,大多採用側鍊或狀態通道等方式,將部分運算或儲存轉移到鏈下,透過主鏈進行最終結算。根據官方介紹,Fractal 的遞歸分層結構透過在比特幣主鏈上不斷疊加層級來實現擴展,同時保持與比特幣的兼容性,使每層容量可增加20 倍。

傳統L2與主鏈的兼容性相對較弱,需要開發新的工具和協定來實現互通性。而Fractal 網路據稱原生支援BRC-20、Ordinals 和Runes 等比特幣協議,旨在滿足從去中心化金融(DeFi) 到非同質化代幣(NFT) 等廣泛應用的需求。

Fractal 還引入了一種名為「Cadence Mining」的新挖礦結構,與通常的合併挖礦(礦工同時保護兩個區塊鏈)不同,這種方法將區塊獎勵分開,使比特幣( BTC ) 礦工能夠每隔三個區塊挖掘一個Fractal Bitcoin 區塊。該結構將無需許可的挖礦與與比特幣的合併挖礦相結合,提高了網路安全性,也為礦工提供了更多的收益機會。

最後,Fractal 啟動了OP_CAT,(一個舊的比特幣操作碼,許多開發人員正在努力將其重新納入比特幣L1),這使在Fractal 上啟用各種應用程式成為可能,包括易於構建的ZK rollups,加密領域將其譽為擴展區塊鏈和為比特幣增加新可編程性的首要解決方案。

BTC生態的全景分析:重塑輝煌回歸巔峰?

Rollup 方案:

如果你熟悉以太坊L2 的話,那麼你肯定對Rollup 這個詞不會陌生。 Rollup 也被許多人認為是最正統的Layer2 解決方案之一,相比狀態通道來說其使用場景更廣,相比側鏈來說其更加繼承了主網的安全性。

目前基於Rollup 方案比較具代表性的項目包括:Merlin Chain、B² Network 等。

Merlin Chain 是由Bitmap 和BRC-4​​20 開發團隊Bitmap Tech 推出的Layer2,透過ZK-Rollup 來提高比特幣的擴充性。這個專案話李話外之前也特別寫文章介紹過,有興趣的朋友可以搜尋歷史文章參閱。

B² Network 則提供了一個支援圖靈完備智能合約的鏈外交易平台,不僅提高了交易效率,降低了成本,同時區別於側鏈和擴容方案,Rollup 更好的繼承了比特幣區塊鏈的安全性。

而除了狀態通道、客戶端驗證、側鏈、Rollup 外,其實還有Sidechain(一種用於BTC鏈下轉移的擴容技術、與閃電網路類似,但實現方式又不完全相同)、Ark(一種閃電網路的替代方案,允許用戶在不引入流動性限制的情況下發送和接收資金)等其他的方案,因為篇幅有限,這裡我們就不展開講了,感興趣的伙伴可以自行搜索相關資料進行了解。

補充小知識:比特幣錢包地址有幾種格式?

比特幣的錢包地址主要有四種常見的格式,分別為普通地址、原生的隔離見證地址、相容的隔離見證地址、Taproot地址。

  • 一般地址(即P2PKH地址、Pay-to-Public-Key-Hash):是最早出現的比特幣地址格式,這種地址以「1」開頭,由26到35個字元組成,包括數字和大寫字母。

  • 原生的隔離見證地址(即Native Segwit Address、也稱為P2WPKH地址):這是一種新的地址格式,以“bc1”或“tb1”開頭,由41到62個字元組成,包括數字和小寫字母。

  • 相容的隔離見證地址(即Nested Segwit Address、也稱為P2SH-P2WPKH地址):這是一種混合了傳統普通地址和原生隔離見證地址的新地址格式。它以“3”開頭,由26到35個字元組成,包括數字和大小寫字母。

  • Taproot 地址:Taproot 是比特幣協議的重要升級(於2021年11月啟動),旨在提高比特幣的隱私性、安全性和可擴展性。 Taproot 位址通常以「bc1」開頭。

簡單來說,目前SegWit 位址用的相對比較多點,因為bc1 位址包含了更多的優點,例如更高的容量和更低的交易費用。雖然比特幣有不同的地址,但各地址之間是可以互相進行轉帳的,因為它們都使用相同的基礎加密技術和底層協議來進行交易。不同地址唯一的差別就是,Gas費方面會有所差異,用SegWit 地址相對會便宜一點。至於SegWit 和Taproot 的區別,前者主要是簡化交易數據,後者主要是提升隱私和效率。

結語

總的來說,目前的比特幣開發者們正在狀態通道、側鏈、Rollup 等這些不同的方向在努力和嘗試,各種新項目也是如孕後春筍版源源不斷地出現。雖然「新」代表著一些新機會,但每個人的時間和精力都是有限的,一個人不可能抓住所有機會,所以建議大家只挑選自己最感興趣的幾個領域去重點關注即可。