解讀符文交易環境REE：圖靈完整的無跨鏈比特幣執行層

Runes中文社区｜2024-12-04 17:00

REE 引進了一個去中心化的比特幣執行層，為BTCFi 應用啟用圖靈完整的智慧合約。無需資產跨鏈，REE為比特幣主網增強了可編程性，並且保留了Bitcoin 原生的用戶體驗。

BTCFi 風起雲湧之際，Omnity 發布了全新的Bitcoin 一層可程式性拓展協議REE。加上團隊在跨鏈互通性方面(Omnity hub)的多年積累， Omnity 已經成為BTCFi 領域最重要、也最具探索能力的玩家之一。

官網：https://www.omnity.network/

在我看來，Omnity Network 正在探索了一條高效、極具可組合性且容錯度非常高的bitcoin 生態「擴容和增強可編程性」的技術方案：

1.有高頻交易場景的，透過Trustless 等級的Bitcoin 資產跨鏈方案Omnity Hub，去到Bitlayer、Solana、Base 這些生態建設設更完善的高速智慧合約鏈上去；

2.大資金情境、正常交易頻次的DeFi 業務，則使用REE 直接在Bitcoin 一層建置。

Hub 和REE 自獨立，具備靈活的可組合，可以說為開發者的創新奠定了紮實的基礎，期待在BTCFi 領域可以出現破壞式的創新！

有興趣的朋友可以先閱讀本文，要看英文原版的詳見連結⬇️

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

以下是中文翻譯版，Enjoy～

REE：圖靈完整的無跨鏈比特幣執行層

什麼是REE?

符文交易環境Runes Exchange Environment (REE) 是一個Bitcoin 的去中心化的執行層，它無需資產跨鏈即可為比特幣一層（Bitcoin L1）提供可組合的智能合約。 REE 透過在去中心執行層上的智慧合約來增強比特幣的多重簽名交易的機制，直接參與比特幣主網交易。

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圖0. 比特幣多重簽名交易

多重簽名交易是一個包含多個參與者輸入的比特幣交易，這是比特幣生態系統多年來使用的技術。通常，一個參與者充當協調者，使用PSBT(部分簽名比特幣交易)來聚合每個參與者的簽名，然後將交易廣播到比特幣網路。多重簽名交易的一些顯著用例包括CoinJoin、多重簽名錢包和託管人。

在多重簽名場景中，參與者除了人類之外還可以是程式。在DeFi 環境中，交易者通常與協議(智能合約)作為交易對手進行交易。 REE 的理念是讓BTCFi 協議參與比特幣多重簽名交易，並將整個簽名過程轉移到公共區塊鏈上，從而實現去中心化。

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圖1. 去中心化多重簽章協調(DMSC)

圖1 展示了去中心化多重簽章協調(DMSC)的一般流程。該設定涉及一個交易者、多個BTCFi協議(A、B和C)以及一個在公共區塊鏈上的協調者。協調者聚合簽名並廣播最終交易。

DMSC 過程如下：

1、協商階段

交易者透過與多個協議協商條款來發起交易。每個協議代表一個持有比特幣資產並根據特定規則準備進行交易的實體。協議的例子包括去中心化交易所、借貸協議、穩定幣等。

2、簽署階段

在談判之後，建構一個PSBT來反映交易。協調者隨後調用每個協議來簽署PSBT。每個協議(A、B和C)驗證其交易部分並透過簽名批准其包含。

3、廣播階段

一旦PSBT完全簽署， Coordinator/協調者將其轉換為比特幣交易並廣播到網路。致此，交易在比特幣上完成結算。

REE 選擇ICP(Internet Computer Protocol) 作為DMSC 的公共區塊鏈。換句話說，REE是ICP上的比特幣DMSC 基礎設施。

為什麼是REE?

比特幣是世界上最安全和最去中心化的區塊鏈，但其有限的可程式性限制了其在複雜金融應用中的使用。 REE透過提供高級可編程性和圖靈完備的智能合約來補充現有的比特幣L2解決方案，同時保持自託管並最小化信任假設。

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圖2. REE不是比特幣L2

與大多數L2 不同，REE 智能合約直接與比特幣的UTXO 模型交互，實現高級可編程性的同時保持自託管。交易者不需要在跨鏈橋上鎖定他們的比特幣資產。他們透過用比特幣錢包簽署PSBT與智能合約交互，並在比特幣上即時完成交易結算。

另一方面，在已知的比特幣L1 可程式性增強解決方案中，DMSC 相比其他方案具有顯著優勢。它利用現代公共區塊鏈來增強比特幣可編程性，而不是依賴新的OP 程式碼。此外，DMSC 可以與所有基於UTXO 的元協定資產相容，無需升級元協定和索引器。

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表1. 比特幣L1可程式性技術方案比較

最後，ICP 可能是DMSC 最適合的區塊鏈。 REE 利用ICP 的Chain Fusion 技術來安全管理私鑰和比特幣簽名，在維持比特幣安全模型的同時啟用DMSC。透過ICP 的原生比特幣整合和鏈上索引器，REE 以一種最小化信任的方式與Runes (最廣泛接受的基於UTXO 的比特幣元協議)相容。

REE 是如何運作的?

受以太坊影響，絕大多數智慧合約平台的狀態模型是基於帳戶的，這也影響了智慧合約開發者的思維模式。然而，比特幣的鏈上狀態是基於UTXO的。 REE引入Exchange-Pool 模型來彌合差異。 Exchange-Pool 模型適應比特幣的UTXO狀態管理，並且可以在像ICP這樣的基於帳戶的公共鏈上輕鬆實現。模型由3個簡單概念組成：

1、Coin 是基於UTXO的比特幣資產的單位。 BTC 和Runes 在REE 中被接受為Coin。

2、Exchange 是在REE 平台上運作的BTCFi協定實例，用於促成Coin 交換。

3.資金池(pool)是Exchange用來持有Coin 和簽署比特幣交易的公鑰(Chain Key)。根據Exchange邏輯，用戶將一袋Coin 投入池中，並從中獲得另一袋Coin。通常，一個Exchange會管理多個池，每個池都有用於Coin 和狀態資料。

比特幣建構者現在可以用REE 的Exchange創建多樣化的BTCFi 協議——實現了幾個公共方法的ICP 智能合約。

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圖3. REE架構

圖3展示了在REE上完成比特幣交易的過程，涉及多個元件如兩個Exchange、REE協調器和前端介面。以下是過程的逐步分解：

1.詢價：交易者透過前端介面啟動流程，進行交易詢價。這可能涉及選擇他想要執行的交易或操作類型，例如在ExchangeA上進行交換然後在ExchangeB上質押。

2.建構PSBT：一旦交易者同意交易條款，前端在REE Typescript SDK 的幫助下建構PSBT。

3.交易者簽署PSBT：交易者用他的比特幣錢包審查並簽署PSBT，本質上是批准交易進行後續處理。

4.呼叫Orchestrator/協調器：前端將PSBT 發送到REE Orchestrator/協調器。 REE Orchestrator/協調器作為協調者，監督交易執行。

5.檢查輸入：在Orchestrator/協調器執行REE交易之前，必須驗證所有PSBT 輸入以確保它們是可花費的並且確實包含它們聲稱的資產。 Orchestrator/協調器依賴Ord Canister (鏈上Runes 索引器) 來完成這一點。

6、Exchange簽署PSBT：驗證後，REE Orchestrator/協調器與相關Exchange通訊以簽署PSBT。 Exchange驗證PSBT資料符合其交易條件，並一個接一個地簽署。

7.廣播交易：在所有相關Exchange簽署PSBT後，REE協調器將完全簽署的交易廣播到比特幣網路。然後交易在比特幣區塊鏈上確認，完成整個過程。

REE Orchestrator/協調器負責確保狀態一致性，並透過通知Exchange在任何Exchange拒絕簽署時回溯狀態。

在任何人使用Exchange之前，它必須由其建構者初始化：

1、部署(步驟0.1)：建構者將Exchangecanister部署到與REE Orchestrator/協調器相同的ICP子網路上。儘管canister 可以跨子網調用，但會帶來不必要的延遲。

2、註冊(步驟0.2)：建構者向REE Orchestrator/協調器註冊Exchange。

Exchange建構者負責Exchange維護，包括升級和預付cycles以保持運作。 Omnity將為Exchange建造者提供通用設施以方便使用，但都是可選的且可替換的。

系統特性

可程式性

REE Exchange是獨立的ICP智能合約，可以充分利用底層區塊鏈的功能。建議讀者造訪ICP 技術文件以了解更多關於ICP智能合約開發的資訊。

ICP技術文件：

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

這裡有幾個提示：

1.密集運算如人臉辨識可以在ICP 智能合約內運作：

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

2.ICP 的比特幣容器可能是世界上最大的智能合約，佔用500GB鏈上存儲，每年成本僅需2500美元。

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

3.Omnity Hub 是ICP上完全鏈上的全鏈互通性堆疊，這意味著不需要鏈下中繼器或索引器。 Omnity Hub 透過RPC 介面直接連接數十個異質區塊鏈。

https://explorer.omnity.network/

可組合性

REE 智能合約可組合性確保了跨協議的無縫集成，透過在最小化信任框架中結合流動性和邏輯單元來實現創新金融協議。

REE提供Bitcoin 式的可組合性。每個exchange 只關心它接收什麼(輸入)和它提供什麼(輸出)；只要輸入/輸出合理，它就同意參與交易。 REE交易可能涉及多個exchange ，每個exchange 都會接收和貢獻一些硬幣。在exchange 的配合下，協調器負責確保多重簽章交易的原子性。原子可組合性意味著多重簽名交易要么完全成功，要么在任何部分失敗時完全回滾。這在DeFi應用中至關重要。

通常，交易者向第一個exchange 提供初始輸入；第一個exchange 的輸出進入第二個exchange ，這樣持續下去直到最後一個exchange 的最終輸出給到交易者。 PSBT的簽名順序遵循這個邏輯：第一個exchange 只有在交易者已簽署其輸入的情況下才會同意提供其輸入並簽署PSBT，依此類推。

從概念上講，exchange 可組合性看起來像是管道化的Unix指令。然而，它不僅如此。任何實體(交易者或exchange )都可以不考慮順序向其他實體提供輸入。例如，交易者的輸入給到第二個或更後的exchange ；exchange取代交易者提供初始輸入和比特幣網路費用。

此外，交易者不一定是個人；它可以是鏈下進程或ICP智能合約。這為鏈上或鏈下收益聚合器或套利機器人開啟了可能性。透過強大的Chain Fusion堆疊，REEExchange可以與其他區塊鏈互動。例如，以太坊或Solana上的狀態變化可以觸發REE交易，反之亦然。

風險概況

接受者(與資金池交易的交易者)在簽署前審查包含所有交易條款的PSBT，這些條款由輸入和輸出表示。簽署後，包括交易者自己、exchange 、REE、ICP節點和比特幣礦工在內的任何人都無法更改交易。換句話說，接受者不承擔任何託管風險。

通常，每個REE交易的執行都會導致特定資金池的狀態變化，這使得從先前查詢獲得的交易條款失效。考慮到REE交易執行的延遲(以秒計)遠低於比特幣(以分鐘計)，REE交易通常按順序處理。然而，當多個交易者同時與同一資金池交易時可能發生交易失敗。

交易失敗不會導致資產損失；交易者只需重新查詢並嘗試再次執行。

做市商(向資金池提供流動性的交易者)在將資產控制權交給exchange 時承擔託管風險。因此，他們面臨與Exchange邏輯相關的智慧合約風險，這強調了稽核和Exchange建構者聲譽的重要性。

做市商的安全假設包括ICP和REE平台。然而，ICP的安全性(價值數十億美元)在所有已知情況下都符合BTCFi協議的安全要求。

比特幣狀態一致性

比特幣腳本在支援BTCFi方面的限制不僅是由於操作碼的功能限制，也很大程度上是因為它們無法維護複雜的鏈上狀態。相較之下，REE中的exchange 能夠方便地維護和管理狀態。然而，REE exchange 狀態最終必須與比特幣一致；否則，REE交易就無法在比特幣上結算。

為防止結算失敗，協調器驗證所有交易輸入尚未被花費。每個exchange 也驗證交易輸入和輸出符合其標準。這種方法確保只有有效和經過驗證的輸入被用於結算交易。

然而，即使這些輸入在交易執行前得到驗證，之後也不能保證結算。交易者可能有意或無意地將相同的輸入用於另一筆比特幣交易。

REE必須感知比特幣網路中的即時變化並做出相應回應。在比特幣原生整合和鏈上Runes索引器的支援下，REE可能是唯一一個在不依賴中心化鏈下進程的情況下實現這一目標的比特幣執行層。

解讀符文交易環境REE：圖靈完整的無跨鏈比特幣執行層

圖4. REE Tx狀態

REE Orchestrator/協調器是管理所有REE交易生命週期的元件。它負責通知Exchange相關狀態變更事件

解讀符文交易環境REE：圖靈完整的無跨鏈比特幣執行層

圖5. 資金池狀態管理

Exchanges 是基於資金池管理狀態。具體來說，資金池的狀態應該組織為一個由在該資金池上執行的交易序列連結的狀態鏈。資金池始終根據狀態鏈的頭部處理查詢請求和執行新交易。根據來自Orchestrator/協調器的事件通知，資金池執行敲定或回滾。

此外，考慮到比特幣網路費用的高波動性，沒有經濟上可行的方法來確保交易在特定時間範圍內被納入區塊。在比特幣網路費用飆升的情況下，有兩種方法可以加速結算：RBF(Replace-By-Fee，費用替換)和CPFP(Child Pays for Parent，子為父付費)。 RBF需要重建交易，這會導致糟糕的使用者體驗。

REE使用CPFP，這意味著當比特幣網路費用飆升時，後續交易需要補貼同一資金池上之前未進塊的交易。費用補貼仍是自由市場機制：只有當交易者預期儘管成本增加仍有獲利時，他們才會發起後續交易。

效能

執行層的效能通常由兩個指標來衡量：吞吐量（以TPS為單位）和延遲。在REE上，交易者可以以僅幾秒鐘的延遲依次執行交易，無需等待區塊確認即可進行下一步操作。在延遲方面，REE將比特幣的效能提高了100倍。

REE的串行交易將以批量形式在比特幣鏈上結算。由於一個記憶體池交易最多可以有25個後續交易，每個比特幣區塊最多可以為單一REE交易池結算25筆交易。因此，25可被視為單一REE交易池的吞吐量上限。

不同的交易池可以實現並行交易執行。當價格競爭不必要時，Exchange建構者可以添加冗餘池以增強並發性。例如，將代幣分佈在10個池中用於一次擁有10萬名領取者的空投，可以顯著減少因多個用戶同時領取而導致交易失敗的可能性。

在單一交易池中，可以透過管理多個持有相同類型幣種的UTXO來實現池內並發。然而，這需要更複雜的UTXO選擇、分割和合併演算法。未來的Exchange可能會探索這些先進技術，以提供更好的使用者體驗。

成本

REE交易對用戶的主要成本來自比特幣網路費用。 REE透過使用P2TR 位址類型來最小化結算交易的尺寸。

建構者承擔ICP 上的Exchange運作成本(cycles)。儘管ICP非常具有成本效益，但建構者需要在協議內部或外部產生收入以確保其Exchange的經濟可持續性。

MEV

REE是一個執行層，將交易排序委託給REE Orchestrator/協調器容器所在的ICP 子網路。雖然理論上可能，但ICP 子網節點透過重新排序交易來提取MEV 的情況是聞所未聞的。

更重要的是，REE上沒有滑點的概念；當交易者簽署PSBT時，所有交易輸入和輸出已經設定，如果來自Exchange資金池的輸入已被花費，交易將失敗。因此，如果REE 交易被搶跑，它將自動失敗，讓搶跑者獨自承擔價格風險。

治理

REE將由Omnity SNS DAO 管理，負責監督協議升級、參數調整和開發路線圖。 SNS鏈上治理確保了REE生態系統永續發展的透明度和社區驅動的決策。

用例

將DeFi 協議從以太坊或Solana 複製到比特幣是利用REE 的直接方式。下面列舉幾個例子來詳細說明。

AMM DEX(自動做市商去中心化交易所)

RichSwap，由Omnity 建構的AMM DEX，將與REE主網同時啟動。作為REE上的第一個交易所，RichSwap服務於以下目的：

1.RichSwap驗證REE平台的功能性與效能

2、RichSwap是開源的，為BTCFi建構者提供完整範例

3.其他BTCFi協定可利用RichSwap加速流動性自舉

4.RichSwap內建代幣價值捕獲機制，其他BTCFi協定可以利用

雖然RichSwap 是第一個交易所，但它不享有任何特權。在主網啟動後，REE將快速過渡為開放平台，接受任意符合技術規範的BTCFi協議(包括AMM DEX)無許可註冊。

借貸

基於REE的借貸協議可以支援多個資金池，每個池都有不同的配置、風險參數和資產支援類型。每個支持以藍籌Runes抵押借入BTC的資金池可能有不同的利率、抵押率和清算門檻。它可能選擇向流動性提供者(LPs)返還atoken。透過與ICP上的預言機集成，借貸協議可以去中心化地確定抵押物價值或觸發清算流程。

流動性質押代幣

在REE 上實現比特幣L1 質押是可行的，但整合現有的質押協議(如Babylon)是更有趣的可能性。用戶將比特幣存入Exchange並以Runes 格式接收LST。然後LSTExchange與比特幣L1 上的Babylon 質押協議組合，同時透過無信任跨鏈協議管理Babylon 鏈上的委託和質押獎勵。 Omnity Hub 已經透過全鏈上架構和輕客戶端驗證與Osmosis 整合。因此，ICP 智能合約和Cosmos 應用鏈之間的交互作用不再面臨技術障礙。