比特幣「分層」發展史：從價值孤島到互通有無

2024-07-26 00:07:42

縱觀歷史，貨幣在社會中履行了 三個關鍵功能：它作為價值（財富）的儲存手段、交換媒介和記账單位。 雖然貨幣的形式在不斷變化，但其功能基本不變。大致上，始終有兩種思想流派，一種支持信用貨幣或軟貨幣，另一種支持硬貨幣。像今天的法定貨幣系統一樣，信用貨幣總是某種負債。

你持有的美元或盧比是政府的債務。如果政府違約，你的錢將無法購买基本商品和服務。

另一方面， 硬貨幣不是政府的債務。 例如，像黃金這樣的貴金屬即使在政府違約時也不會貶值。相反，由於其被認為穩定，其價值會增加。

比特幣是第一個成功實現的非主權硬貨幣。 2009 年，Satoshi Nakamoto 發布了比特幣，當時世界剛剛經歷了一場由於不良貸款實踐和單方面利率決定而導致的全球金融危機。強勢美元在其生命周期中已經貶值超過 95% 。在他的文章 Paradigm Shifts 中，宏觀經濟學大師 Ray Dalio 寫到了中央銀行如何在應對各種危機時降低利率及其對各自經濟體的影響。

來源 – Paradigm Shifts

圖表顯示了自 1980 年代以來發達國家的利率如何下降。同時，貨幣基礎作為 GDP 的百分比增長。因此，總產出並沒有以與貨幣供應相同的速度增長。當貨幣供應迅速增加時，無論家庭收入增長率如何，都可能導致更高的通貨膨脹、更高的生活成本、增加的債務負擔和更大的收入不平等。我們目前所處的高通脹環境是中央銀行採取的政策的結果。

在這種情況下，像黃金這樣的貴金屬的作用變得更加顯著。政府對黃金供應的幹預最小。由於政府影響較小，黃金供應比法定貨幣更可預測。這種高度可預測性使得黃金在數十年內保持其價值並成為財富的儲存手段。

比特幣誕生時是作為點對點電子現金。多年來，隨着許多創新一樣，它偏離（或至少擴展）了其最初的電子現金目標，演變成了數字黃金。

2018 年，我遇到一個有趣的類比，將城市與區塊鏈進行比較。由於區塊鏈與外界隔絕，它們更像是封閉的島嶼。每個島嶼都有其自己的優先事項和技術及社會特徵。比特幣島總是優先考慮安全性和去中心化，而不是其他方面，如速度和可編程性。

去中心化是一個廣泛且具有細微差別的術語。 Balaji Srinivasan 建議通過將區塊鏈分解為其子系統（如挖礦、客戶端、开發者、交易所、節點和所有權）來衡量去中心化程度。他提出，可以通過測量子系統的 Gini 1 和 Nakamoto 2 系數來得出總體去中心化程度。

根據許多比特幣支持者如 Jonathan Bier 的觀點，我們可以從用戶自己驗證交易的難度來看去中心化。驗證交易的難度是比特幣區塊較小（最多 4 MB）的原因。為了使區塊鏈提供通用的可編程性（不僅在紙上而且在實踐中），开發人員必須策劃一些事情。

首先，他們使用的語言或系統應是圖靈完備的。“圖靈完備”指的是系統在給定足夠的時間和內存的情況下能夠執行任何可以通過算法表達的計算。

其次，Gas 計量需要達到最佳。Gas 計量指的是系統如何設計來衡量資源的成本（例如，每個區塊的最大 Gas 消耗和不同操作消耗的 Gas）。以太坊的 Solidity 是一種圖靈完備的語言，但它通常受到 Gas 的限制。比特幣的腳本語言有意限制以確保更高的安全性。此外，正如 Matt 所提到的，它是一種低級的基於堆棧的語言，自 Satoshi 時代以來充滿了未修復的錯誤，缺少關鍵操作符使其無法非常有用。

以太坊和 Solana 等區塊鏈已經發展成相互連接的狀態，形成了他們可能從中受益的互動。然而，雖然比特幣島堅定地堅持其安全目標，但它並未在其基礎設施中加入任何允許更容易移動到其他區塊鏈的變化。比特幣島只允許居民持有、轉移或交易他們的 BTC 用於銘文和符文，用戶體驗較差。

由於用途有限，BTC 主要被存放在金庫中。與此同時，像 ETH 這樣的資產有豐富的機會通過質押、再質押、借貸等形式享受收益和被動收入。由於他們开發了新的基礎設施，其他區塊鏈經歷了快速的現代化，而比特幣則保持古老但強大。

不要誤解，比特幣的保守方法確保了其安全性和去中心化。更多的功能通常會帶來復雜性，增加攻擊的表面。

比特幣島仍然強大但孤立。其他區塊鏈通過更強的橋梁相互連接。

分離的島嶼讓我想起了我家鄉孟买的歷史。曾經被稱為 Bombay，它最初由七個不同的島嶼組成。這些島嶼的融合始於 1680 年代，並持續了幾個世紀。今天，當我漫步在這個繁忙的大都市時，幾乎沒有任何痕跡表明曾經的分離。城市感覺無縫統一，其過去的分裂幾乎被遺忘。

孟买的這種轉變引發了一個有趣的問題：我們是否也會在比特幣領域見證類似的演變？一些團隊正在為此努力。

孟买七島嶼的演變。來源 – Reddit

這篇文章講述了一些團隊如何為比特幣持有者提供不同的方式來使用他們的財富，而不僅僅是持有它們。我將通過解釋為什么我們需要更好的基礎設施來奠定基礎，然後深入探討團隊為擴展 BTC 用例所採取的不同方法。最後，我提到最終的愿景不僅是技術共識，也涉及社會共識。

這種轉變正在發生，因為團隊正在為比特幣島構建不同的輔助島嶼，並尋找現代化比特幣島的解決方案。比特幣島的永久改革只能在島民之間發生社會革命並同意改變其規則後，才能像使用島內基礎設施一樣自信地使用通往其他島嶼的橋梁。

為什么需要更好的基礎設施？

以太坊、Solana 以及即將推出的 Monad 等成熟的區塊鏈都是以开發者為中心構建的。它們被設計為开發者構建應用的平臺。這些鏈提供了全面的生態系統，通過各種學習資源、工具、框架和功能支持开發者。Satoshi 在开發比特幣時並沒有考慮這些。比特幣沒有一個深思熟慮的 API，也幾乎沒有清晰的文檔來學習比特幣开發

有三個關鍵原因需要不斷改進網絡基礎設施——更好的用戶體驗（UX）、更多的金融化和規模支付。

更好的用戶體驗將提升活動以帶來更多費用

Ordinals 協議是一種利用比特幣 UTXO 並以不同方式查看單個 Satoshi（BTC 的最小單位）的方法，它帶來了銘文（比特幣上的 NFT）等創新。圍繞 Ordinals 和銘文的熱情帶來了可替代標准如 BRC-20 和符文的演變。銘文和符文給比特幣帶來了活動的提升。每日交易總數相比僅 BTC 轉账增加了 70% 。

這些新的比特幣交易方式幫助將手續費提高了約 40% 。然而，這些新方式在比特幣社區內引發了激烈的爭論。一派認為比特幣應該專注於強化其作為去中心化支付系統的核心功能。他們認為，超出這一範圍的擴展可能會損害比特幣的安全性、簡潔性和作為健全貨幣的有效性。

另一方面，支持更靈活方法的倡導者則主張擴展比特幣的功能，涵蓋非支付用例。他們認為，這種演變對於比特幣在迅速發展的區塊鏈生態系統中保持競爭力和相關性是必要的。

這足夠了嗎？並不完全。據 Token Terminal 數據，比特幣礦工在過去 30 天內賺取了約 1.09 億美元的費用。在同一時期，像 Uniswap 和 Lido Finance 這樣的應用分別賺取了 9000 萬美元和 1.04 億美元。隨着 2024 年 4 月的最新減半，礦工們獲得的區塊補貼減少了 50% 。在最近的減半之後，區塊獎勵（補貼）從每個區塊 6.5 BTC 減少到 3.125 BTC。這樣，礦工的月度補貼減少了 13, 500 BTC（3.12514430）。按每個 66, 000 美元的價格計算，這約為 8.91 億美元，因此月度費用僅佔補貼損失的約 12% 。

最近像符文這樣的發展令人鼓舞，但我們需要更多。有哪些挑战呢？比特幣的用戶體驗遠不如 Solana 或像 Arbitrum 這樣的以太坊 L2。Solana 上的兌換只需幾秒鐘且費用僅為幾美分。然而，如果你想在比特幣上交易符文，你需要支付幾美元的費用並等待一個區塊來確認交易。

此外，當你購买符文時，你必須購买列出的全部數量。买家無法修改要購买的符文數量。另一個缺點是符文不能相互交換，這與我們在以太坊上可以將 USDC 兌換為 MKR 的方式不同。交易者必須先將一個符文賣成 BTC，然後再購买他們想要的另一個符文。中間的額外步驟增加了用戶體驗中的不必要摩擦。

交易符文的用戶體驗遠非理想。沒有辦法將 BTC 用作抵押品或進行借貸。你必須將 BTC 從比特幣 L1 中取出並放到其他鏈上以用於金融應用。

增加 BTC 的金融化

首先，比特幣的市值接近 1.3 萬億美元，每個 BTC 66, 000 美元。就像黃金一樣，比特幣是外部貨幣，這意味着政府不能操縱比特幣的供應。雖然黃金貸款市場的確切規模不可用，但一些報告估計其為 1000 億美元。因此，在比特幣上構建應用程序的最重要原因之一是使用原生 BTC 作為抵押品來借入穩定幣。強大的借貸市場將允許比特幣持有者通過他們的 BTC 賺取收益

以質押為例，其他原生資產如 ETH 和 SOL 在質押中有固有用途，以確保網絡安全；約 27% 的流通 ETH 在質押協議中質押，年收益約 4% 。另有約 4% 的 ETH 在再質押協議中質押， 67% 的流通 SOL 被質押。此外，ETH 和 SOL 都廣泛用於各自的 DeFi 生態系統中作為抵押資產。

Wrapped BTC (或 WBTC) 是不同 DeFi 生態系統中最廣泛使用的 BTC 版本，其市值約為 100 億美元，佔總流通 BTC 的不到 1% 。這顯示了 BTC 金融化的巨大潛力。

假設 BTC 在質押或 DeFi 中的使用水平與以太坊相似，達到約 30% ，那么這個數額將達到 3900 億美元。作為對比，目前所有 DeFi 中所有其他鏈的總鎖定價值為 1010 億美元。BTC 可能成為最具生產力的流動資產，但目前這種潛力被有意的技術限制所束縛。

擴展 BTC 支付

比特幣基礎層並未設計為高吞吐量。如果比特幣要成為互聯網的結算層，我們需要更快的交易速度。正如 Mohamed Fauda 所說，以這種方式發布的交易數量是有限的。在最大區塊大小為 4 MB 的情況下，比特幣可以支持 6.66 kbps（4 MB / 10 分鐘）的數據。

比特幣網絡目前無法處理高流量。用戶在預期事件如 Quantum Cats 的鑄幣和符文發布期間會遇到糟糕的體驗。糟糕的用戶體驗不僅影響那些試圖鑄造銘文的人，還影響那些發送和接收 BTC 的人。

Lightning Network (LN) 作為領先的 BTC 擴展網絡，其採用情況不佳。網絡容量或流動性約為 5000 BTC。這是鎖定在所有閃電通道中的 BTC 數量。這影響了網絡的流動性以及可以通過它移動的 BTC 數量。

為什么這很重要？讓我們用一個例子來理解。Joel 正在籌集 100 萬美元以支付印度的咖啡種植工人，他決定使用 LN 接受捐款。他不能只是啓動一個 LN 錢包並接受捐款。他需要有 100 萬美元的入站流動性。入站流動性是你的對手方在通道中鎖定的 BTC 數量。Sid 是 Joel 的一個對手方，鎖定了 1 萬美元。Joel 需要更多像 Sid 這樣的對手方，他們總共鎖定了 100 萬美元，才能接受價值 100 萬美元的捐款。這對網絡擴展來說是一個重大挑战，因為入站流動性將始終受到資本機會成本的限制。

比特幣开發的挑战

比特幣既是文化現象，也是技術現象。社會共識是最後一道防线。例如， 2100 萬的供應硬上限可以通過分叉代碼增加 1% 的尾部排放來修改。但要使這一變化生效，所有礦工都必須在這個分叉上挖礦，這不太可能發生。這是因為硬編碼的上限一直是 BTC 的主要價值驅動因素之一。如果這個上限被打破，價值可能會被認為下降。礦工不太可能在可能失去價值的分叉上挖礦。

由於缺乏社會共識，更改代碼庫所需的技術努力將變得無用。比特幣上一次有爭議的分叉是在 2017 年的區塊战爭期間。網絡分裂成兩部分，比特幣實施了 SegWit（後面會解釋）和比特幣現金，它增加了區塊大小。當時，大部分算力選擇留在 BTC 上。

對於被視為貨幣或價值儲存的東西，它不能經常變化法定貨幣隨着時間的推移失去購买力的主要原因是中央銀行經常使用其權力增加供應。這種中央銀行單方面行動的不可預測性使一些貨幣永遠較弱。比特幣文化是抵制變化的。即使是像 Taproot 這樣不具爭議的東西，從構想到實施也花了多年時間。

實施上述變化不僅僅是改變比特幣。比特幣基礎層需要盡可能簡單。簡單性對於減少攻擊向量和提高穩定性至關重要。想法是像以太坊的 L2 那樣，在基礎層之外執行復雜的事情，如借貸和使用 BTC 作為抵押鑄造穩定幣。

比特幣的 L2？

什么是 L2？它應該：

為第一層提供足夠的數據，以驗證和解決爭議（如果有的話）。
除了基礎層之外，不應有額外的安全假設。
允許用戶單方面將其資產撤回到基礎層或第一層。

由於目前比特幣的操作碼（opcodes）限制了其驗證任何證明的能力，這些條件無法滿足。因此，任何聲稱是比特幣 L2 的鏈都不能被稱為真正的 L2。

L2 的另一個重要方面是其安全假設應與比特幣的安全假設一致。每個區塊鏈都有一些基本的安全假設，例如：

大多數挖礦節點是誠實的
節點可以獨立驗證區塊並拒絕無效區塊
分叉會在鏈的最長分支上得到解決，等等。

第二層或 L2 不應擴展其構建的基礎層的安全假設。例如，如果第二層有一個壟斷區塊生產的集中化排序器，用戶需要能夠以低成本質疑區塊生產。只要用戶的資金未被花費，第一層應能夠指示 L2 釋放用戶資金。目前，這些機制甚至在以太坊的 L2 中也不存在。

如果我們嚴格遵循上述 L2 特性，即使是一些共識上的以太坊 L2，如 Arbitrum，也不是真正的 L2。由於目前比特幣的操作碼（opcodes）限制了其驗證任何證明的能力，任何聲稱是比特幣 L2 的鏈都不能被稱為真正的 L2。閃電網絡可能是唯一符合 L2 定義的解決方案。作為一個通用術語，本文將這些解決方案稱為比特幣擴展層。

比特幣擴展層的現狀

總體而言，使用 BTC 有兩個主要途徑： 1）使用跨鏈橋，因為比特幣本身的應用有限， 2）創建一個環境或鏈，讓投資者可以使用 BTC 的應用程序駐留。

為了實現更多的用例和擴展，新層可能會在比特幣之上做出額外的安全假設。希望使用其 BTC 的用戶會傾向於接受最少的安全妥協。以太坊的擴展路线圖是理解以太坊擴展設計空間如何演變的一個很好的參考。

經過幾年的發展，以太坊認識到 rollups 是其擴展的關鍵方式。目前，我們仍然不知道哪種方法是擴展和使 BTC 更具可編程性的最佳途徑。

無論是存儲數據還是選擇跨鏈橋設計，項目都在去中心化、安全性、速度和用戶體驗之間做出權衡。以下問題的答案構成了構建擴展比特幣層的項目或公司的設計空間：

如何實現從比特幣到新鏈的跨鏈橋？
如何存儲數據（數據可用性）？
如何使用比特幣第一層進行結算？
是否期望比特幣的基礎層發生任何變化以實現其完整愿景？
選擇哪種執行環境？
擴展的比特幣層是否促進 BTC 用於燃料和質押等用途？

各團隊正在做出不同類型的權衡，以為 BTC 持有者提供更好的功能和擴展。

橋接機制

比特幣上的 BTC 不能直接轉移到其他鏈上，因此需要一種基礎設施來實現這種跨鏈轉移。一個典型的橋接機制是將用戶的 BTC 鎖定在比特幣網絡上，並在目標鏈上鑄造等量的合成代幣來代表這些 BTC。

典型的鎖定機制是什么？用戶希望將其 BTC 從比特幣網絡轉移到其他鏈時，會將 BTC 發送到比特幣上的特定地址。這個地址由橋接操作員控制。當橋接操作員檢測到 BTC 的到來時，他們會在目標鏈上鑄造等量的合成代幣，並將其發送到用戶指定的地址。

這種機制的風險在於，如果橋接操作員在比特幣網絡上丟失了 BTC，那么在目標鏈上鑄造的代幣將變得一文不值。我們在 FTX 崩潰後見證了這一風險。SolBTC 是由 FTX/Alameda 操作的 BTC 包裝版本，由於 FTX 在申請破產後不再兌現贖回，SolBTC 變得一文不值。

因此，用戶在目標鏈上進行的所有操作完全依賴於橋接操作員如何管理和保護用戶在比特幣網絡上的 BTC。根據 BTC 的管理方式，不同的橋接機制可以分為三種類型。

無信任橋接

這種橋接機制只有在第一層（L1）能夠驗證第二層（L2）提交的證明時才可能實現。對於比特幣來說，這種機制目前不可行，因為比特幣無法理解其外部發生的任何事情。

依賴經濟安全的信任最小化橋接

BTC 橋接的另一種選擇是由多個公共方處理 BTC 的鎖定和解鎖。這些公共方在比特幣網絡上保護用戶的 BTC，並在其他鏈上鑄造和銷毀合成 BTC 代幣。Threshold Network 的 tBTC 就是這種機制的一個例子，它依賴於誠實多數。

這意味着在操作員可以對用戶的 BTC 執行任何操作之前，需要大多數運行 Threshold Network 節點的操作員同意。tBTC 不是依賴於集中化的中介，而是隨機選擇一組運行 Threshold Network 節點的操作員來保護用戶存入的 BTC。

誰可以成為 Threshold Network 的節點操作員？該網絡有一個治理代幣 T。雖然 T 用於治理，但需要至少 40, 000 T 才能成為節點操作員。截至 2024 年 6 月 25 日，網絡上有 139 個活躍節點。

tBTC Beta Stakers 計劃旨在逐步去中心化節點網絡。Beta 質押者可以將其質押委托給五個專業節點操作員——Boar、DELIGHT、InfStones、P2P 和 Staked。Beta 質押者預計至少運行節點 12 個月並積極參與。例如，他們需要對網絡升級高度響應，理想情況下在通知後的 24 小時內升級其節點。

每當用戶請求鑄造 tBTC 時，就會在比特幣網絡上生成一個新的存款地址。這個地址專用於用戶，由 Threshold Network 上的節點控制。用戶可以請求在以太坊、Arbitrum、Optimism、Mezo 和 Solana 等網絡上鑄造 tBTC。

用戶需要提供兩個地址——一個比特幣上的恢復地址（如果鑄造過程中出現問題，BTC 會退回到這個地址）和一個目標鏈的地址（用戶希望在此接收 tBTC）。一旦請求發出，用戶必須將 BTC 存入生成的地址並等待守護者確認其存款。確認後，鑄幣者會將 tBTC 發送到用戶在目標鏈上的地址。

目前，Threshold Network 鎖定了大約 3, 500 BTC，價值超過 2 億美元。

考慮到比特幣操作碼（opcodes）的能力，信任最小化橋接目前可以說是最好的橋接實現方式。信任最小化橋接的具體實現可能會因多重籤名（multisig）的設計而有所不同。Threshold Network 的 tBTC、Stack 即將推出的 sBTC 實現以及 Botanix 的 spiderchain 都是信任最小化橋接的例子。

托管橋接

在這種設計中，一個中心化的提供者將用戶的 BTC 鎖定在由托管人管理的地址上。BitGo 的 WBTC 是將 BTC 橋接到其他鏈上最廣泛使用的方法，超過 150, 000 BTC 已通過 WBTC 橋接。當前 WBTC 的分布情況如下。

BitVM

在已有的三種橋接類型之外，Robin Linus 在 2023 年底發布了 BitVM 白皮書。BitVM 提出了一種在比特幣上實現圖靈完備（Turing complete）智能合約的新方法。如果一個系統可以在給定足夠時間的情況下執行任何計算，則稱其為圖靈完備。正如前面提到的，比特幣設計上是圖靈不完備的，而 BitVM 提出了一種在不更改現有操作碼的情況下克服這一問題的方法，並提出了一種所謂的無信任橋接機制。

BitVM 的核心思想是樂觀地在比特幣上驗證零知識證明（ZK proof）。只要沒有對交易執行提出異議，就假定其是正確的。這個系統通常假設至少有一個誠實的驗證者。如果執行不正確，至少有一個誠實的驗證者應該提出質疑。

因此，只要零知識證明沒有被質疑，一切都正常進行。如果有任何異議，挑战者和證明者將在鏈上進入一個挑战-響應或二分遊戲。二分遊戲的具體定義超出了本文的範圍，但對感興趣的讀者提供了鏈接。二分遊戲的結果是鏈上交易負載增加。

流動性管理是 BitVM 早期版本的另一個顯著缺陷。當用戶從橋接中提款時，系統會完成部分提款，橋接操作員必須提前提供流動性。操作員稍後會從橋接中獲得補償。隨着橋接中鎖定的金額增加，操作員必須保持更多的流動性以兌現提款。這對操作員造成壓力，使設計高度資本效率低下。

假設操作員平均需要始終保持橋接總鎖定價值（TVL）的 10% 為流動資金。如果橋接 TVL 為 100 億美元，操作員需要始終保持 10 億美元的流動性。隨着橋接吸引更多流動性，操作員需要保持更多的 BTC 庫存。Tyler White 和 Rijndael 撰寫了一篇出色的文章，詳細解釋了 BitVM 的問題。

執行層

為了提升 BTC 的實用性，設計一個能提供最佳用戶體驗（UX）的鏈條是關鍵。开發者在設計這個鏈條時需要考慮多個因素。

執行環境 - 是否應該採用以太坊虛擬機（EVM）兼容的鏈？EVM 兼容性有很多優勢，例如：
多年來積累的工具，如錢包和連接其他 EVM 鏈的橋接，开發者可以直接使用。
用戶對這種 UX 已經非常熟悉。
以太坊的二層網絡（L2）已經從 EVM 兼容性中獲益。像 Arbitrum 和 Optimism 這樣的 EVM 兼容 L2 能迅速吸引已經在以太坊上的用戶和應用程序。而像 Starknet 這種不兼容 EVM 的 L2 則面臨較大的採用難題。
然而，EVM 也有其缺點。由於 EVM 需要串行執行交易，無法進行並行處理。而較新的執行環境，如 Solana 虛擬機（SVM）和即將推出的 Monad，則支持並行處理。
數據可用性 - 類似於以太坊，比特幣領域也出現了一些匯總解決方案。根據數據存儲的位置和方式，匯總有不同的形式。有些在 L1 上存儲狀態差異（執行一批交易後鏈的兩個狀態之間的差異）和有效性證明。有些在 L1 上存儲壓縮的交易數據，還有一些僅在 L1 上存儲有效性證明，而將交易數據存儲在單獨的層上。
一些鏈如 Stacks 使用比特幣作為檢查點機制。Stacks 的區塊時間比比特幣的要短得多。Stacks 將其區塊之間的數據發布到每個比特幣區塊上。
執行層可以通過銘文的形式在比特幣上發布交易數據。回想一下比特幣網絡的 6.66 kbps 帶寬。如果我們假設壓縮交易的大小為 10 字節（通常約為 20 字節），一個比特幣區塊理論上可以包含約 600 個壓縮交易。然而，這個最大值幾乎不可能實現，因為 4 MB 區塊非常罕見，而且整個 4 MB 空間可用於銘文的情況更為罕見。
區塊大小取決於 SegWit 和非 SegWit 交易的混合。SegWit（Segregated Witness）將交易數據與見證數據分離。其理念是，並非存儲在區塊中的所有數據都是同等重要的。與其將區塊大小限制在傳統的 1 MB，SegWit 提出了一個新的 4 百萬重量單位的限制。因此，如果一個區塊全部是非 SegWit 交易，限制將是 1 MB。但如果它全部是 SegWit 交易，它可以達到 4 MB。

多個團隊正在構建比特幣的層，以利用 BTC 的巨大流動性。本文研究了六個不同的團隊，這些團隊在做出不同的權衡並有有趣的設計。我們簡要描述了它們的工作方式、开發階段及其迄今為止的進展。

Babylon

Babylon 專注於擴展 BTC 作為質押資產的用途。它提出了一種不同於其他比特幣層（即所謂的 L2）的新方法，稱為遠程質押 BTC。這種方法不同於將 BTC 鎖定在比特幣網絡上以鑄造合成版本，而是引入了以下機制：

用戶通過創建一個只能花費一次的 UTXO，將其 BTC 鎖定在自我托管的保管庫中。這個 UTXO 只能在預定的質押期結束後或用戶通過其特殊的 EOTS（可提取的一次性籤名）燒毀質押的 UTXO 後才能花費。
在確認質押交易後，用戶可以使用其 EOTS 在 Cosmos 生態系統中的 PoS 鏈上驗證區塊以賺取收益。
如果用戶行為誠實，他們可以在質押期結束時解鎖其 BTC 或提交一個解除質押的交易到比特幣網絡。
如果檢測到不誠實行為，用戶的 EOTS 將向公衆公开。Babylon 的監察員確保至少有一個誠實的操作員。這個程序套件作為比特幣和 Babylon 之間數據的中繼者。提交者程序使用 OP_RETURN 將 Babylon 檢查點提交到比特幣網絡。報告者程序掃描 Babylon 檢查點並將其報告回 Babylon。如果檢測到異常，任何人（稱為 slasher）都可以使用公共的 EOTS 密鑰並提交比特幣交易以獲取惡意用戶的質押。
一個常見的問題是為什么用戶不能自己使用密鑰取回質押。答案可能是，當礦工看到這筆交易時，如果有人發起相同的交易，礦工會選擇費用更高的交易。例如，如果質押金額是 5 BTC，slasher 可以與礦工分享其中的 4.99 BTC 並獲利。在這種情況下，礦工保留大部分利潤而不是 slasher。然而，惡意用戶無論如何都會失去大部分質押，無論是給 slasher 還是礦工。

雖然 Babylon 提供了一種擴展 BTC 用途的有趣方法，但其機制相當復雜。例如，盡管一些 PoS 鏈已經上线多年，但削減機制尚未在許多 PoS 鏈上成功實現。此外，雖然 Babylon 可以利用遠程質押使 BTC 可用於保護其他 PoS 鏈，但它需要一個橋接來實現其他 BTC 用例，如借貸。

Build on Bitcoin (BOB)

更為人知的是 BOB，Build on Bitcoin 是一個基於 Optimism 的匯總，截至 2024 年 6 月在以太坊上結算。它聲稱是一個與比特幣對齊的以太坊 L2。BOB 將分四個階段推出：

階段 1 – OP 堆棧匯總。在這個階段，它純粹是一個以太坊匯總。欺詐證明尚未在主網上线。欺詐證明是一種機制，允許任何人質疑包含在匯總批次中的交易的有效性。
階段 2 – 具有比特幣安全性的以太坊匯總。在這個階段，BOB 將利用比特幣的合並挖礦。合並挖礦允許礦工在比特幣的同時保護（或挖礦）多個鏈。
階段 3 – 通過 BitVM 的樂觀比特幣匯總。BitVM 目前尚未上线。當它在當前版本的基礎上改進後上线時，BOB 將开始使用 BitVM 在比特幣上結算。
階段 4 – 比特幣上的 Zk 匯總。在比特幣接受允許驗證 Zk 證明的操作碼後，BOB 將使用 Zk 證明在比特幣上結算。

截至 2024 年 6 月 17 日，BOB 的 TVL 約為 6000 萬美元，其中 Sovryn DEX 貢獻了約 2000 萬美元。

Botanix

Botanix 團隊帶來了一個重要的創新：Spiderchain。什么是 Spiderchain？它是 Botanix 上的一種滾動多重籤名機制的協調節點。讓我們來詳細解釋一下。正如我們之前提到的，一個 L2 需要一個橋接和一個執行交易的鏈。協調節點負責在比特幣上保護用戶資金，並在 EVM 層上鑄造和銷毀合成 BTC。協調者運行比特幣和 Spiderchain EVM（Botanix）節點。

假設網絡上有 N 個協調節點。每個比特幣區塊會隨機選擇 M（

Botanix 的鏈是 EVM 兼容的，並由 PoS 共識機制保護。除了通過參與滾動多重籤名網絡來保護比特幣上的 BTC 和促進合成 BTC 的鑄造和贖回外，協調者還參與 EVM 鏈的區塊構建。他們將 Botanix EVM 交易的根哈希（一個緊湊版本）作為銘文發布在比特幣上。

需要注意的是，僅僅在比特幣上發布數據並不意味着結算。這裏的區別在於，像 Botanix 這樣的外部鏈以銘文形式發布的數據存儲在比特幣節點（礦工）未驗證的地方。比特幣協議完全不知道這些數據。因此，無法確定銘文中發布的交易數據是否正確。

截至 2024 年 6 月，Botanix EVM 和 Spiderchain 仍處於測試網階段。

Citrea

Citrea 正在比特幣之上構建一個 Zk 匯總。‘比特幣之上’的意思是，它打算使用比特幣作為數據可用性層。Citrea 表示，擴展比特幣區塊的最安全和激勵對齊的方式是通過鏈上可驗證性和數據來分片執行。分片執行意味着將執行任務分成更小的部分。

然後，Citrea 將這些分片或交易批次聚合起來，並將兩個交易批次之間的狀態差異與稱為有效性證明的證明一起發布在比特幣上。但目前的問題是，比特幣沒有能力驗證這些證明。Citrea 的最終形式將不得不等到比特幣有了允許其驗證 zk 證明的操作碼。

在此期間，它將使用 BitVM 實現作為臨時解決方案來處理證明，並橋接 BTC 進出匯總。自然，Citrea 也繼承了前一節提到的 BitVM 的缺點。未來，隨着 BitVM 的改進，Citrea 將改進其橋接功能。

來源 — Citrea

截至 2024 年 6 月，Citrea 處於測試網階段。

Mezo

Mezo 自稱是比特幣的經濟層，而不是比特幣的 L2。它使用 Threshold Network 的 tBTC 橋接，將 BTC 引入和帶出 EVM 鏈 Mezo。

Mezo 由开發了 tBTC , Fold , Keep 和 Taho . 等產品的團隊構建。這個團隊多年來一直致力於比特幣相關應用的开發。Mezo 的目標很簡單：擴展 BTC 的使用場景。它通過以下三種機制實現這一目標：

讓 Mezo 用戶通過質押 BTC 來保護網絡並賺取收益。
允許用戶用 BTC 支付 gas 費用，這些費用將分配給 veBTC 和 veMEZO 質押者。
構建一個端到端的 BitcoinFi 體驗。

那么，什么是 BitcoinFi 和經濟層？大多數新鏈，包括 EVM 鏈，都依賴現有的用戶體驗，例如相同的錢包和橋接工具。改進用戶體驗幾乎從未成為優先事項。而 Mezo 從零开始設計整個用戶體驗，這是非常罕見的。它包括以下內容：

一個由 BTC 支持的本地穩定幣（mUSD），用戶無需從其他鏈橋接。
一個由 BTC 擔保的長尾借貸協議。
通過 Fold 提供的全面集成的上下車通道。
通過 Taho 提供的集成錢包體驗。

將所有這些應用程序結合起來，Mezo 創建了一個獨特的端到端 BitcoinFi 體驗。

Mezo 基於 Cosmos SDK，並使用 Comet BFT 作為共識機制。

CometBFT 是一種軟件，用於在多臺機器上安全且一致地復制應用程序。所謂的安全，是指只要少於三分之一的機器以任意方式出現故障，CometBFT 就能正常工作。所謂的一致，是指每臺非故障機器都能看到相同的交易日志並計算相同的狀態。安全且一致的復制是分布式系統中的一個基本問題；它在從貨幣到選舉再到基礎設施編排等廣泛應用的容錯中起着關鍵作用。—— 來源： CometBTF 文檔

CometBFT 由兩個組件組成：一個共識引擎和一個通用應用程序接口。基於 Tendermint 核心，共識引擎負責區塊生產、驗證和最終性。Tendermint 是最早的權益證明共識設計之一，提供拜佔庭容錯（BFT）共識，可以容忍多達三分之一的惡意節點。

應用程序接口（Application BlockChain Interface，ABCI）將共識引擎與應用程序分離。ABCI 的一個主要優勢是，由於共識和應用程序是分开的，开發人員不必用與共識引擎相同的語言構建應用程序。該接口作為一個媒介，將交易傳遞給應用程序執行。這種能力使系統更加模塊化，有助於吸引更多的應用程序开發人員。最初，Mezo 只兼容 EVM 運行時。

Mezo 的經濟設計使得隨着它的普及，BTC 持有者可能會直接或間接受益。他們可以在 Mezo 上質押 BTC 以賺取質押收益，或者如果他們選擇繼續持有 BTC 在比特幣網絡上，他們將從 BTC 被取出流通（用於支付 Mezo 上的費用）中獲得一些好處。

Mezo 有一個雙重質押模型，如下圖所示。網絡上的驗證者可以質押 BTC 和 MEZO（Mezo 網絡的本地代幣）。通過質押 BTC 和 MEZO，驗證者分別獲得 veBTC 和 veMezo。“ve” 代表驗證者托管，這些代幣通常鎖定在智能合約中。驗證者托管代幣持有者具有治理權，網絡獎勵和費用收入與他們共享。

資產鎖定時間越長，發放的 ve 代幣越多。veBTC 質押者賺取 BTC，veMEZO 質押者賺取 MEZO 獎勵。部分 MEZO 獎勵可以被銷毀以增加 BTC 庫存。

收益是 Mezo 的核心功能之一，因為用戶支付的費用會分配給質押 BTC 的驗證者。Mezo 計劃通過其姊妹項目 Acre 提供的流動性質押進一步擴展 BTC 質押的應用範圍。當用戶將 BTC 存入 Acre 時，他們會獲得一個流動性質押代幣 stBTC 作為回報。存入的 BTC 會被用於跨鏈和 DeFi 應用。通過這些活動產生的收益會累積在 stBTC 中，而 stBTC 可以 1: 1 兌換為 BTC。

來源 — Acre 博客

盡管 BTC 的市值超過一萬億美元，但在借貸市場上幾乎沒有發揮作用。下圖顯示了 WBTC 在借貸市場中的分布情況。數據顯示，從 2023 年 7 月到 2024 年 6 月，前三個借貸應用中使用的 WBTC 數量從約 50, 000 減少到約 23, 000 。借貸應用中 WBTC 總量的下降可以歸因於 WBTC 供應量下降了 48% ，從 2022 年 5 月的 285, 000 WBTC 降至現在的略高於 150, 000 WBTC。這種下降主要是由於市場在 Luna、3AC 和 Alameda 事件後的影響下意識到集中化方的風險。

在首次推出的第一階段，Mezo 已經开始接受 BTC 存款，鎖定期有三種：兩個月、六個月和九個月。存款會以 HODL 分數的形式獲得積分。一枚 BTC 每天產生 1000 分，並且鎖定期越長，乘數越高。用戶還可以存入其他資產如 USDe、USDC 和 USDT，以增加 BTC 存款的收益。截至 2024 年 7 月，Mezo 的 TVL（總鎖倉量）為 1.35 億美元。

除了獎勵持有者外，Mezo 還將與比特幣核心協議分享部分費用。

Stacks

Stacks，前身為 Blockstack，最近推出了備受期待的 Nakamoto 升級，旨在解決升級前的分叉和交易緩慢等問題。Stacks 使用轉移證明（PoX）共識機制。

因此，有興趣在 Stacks 上生成區塊的比特幣礦工需要發送一些 BTC。假設礦工 Alice 被隨機選中在 Stacks 上生成區塊。這個礦工的 BTC 會分配給那些質押（鎖定/質押） STX（Stacks 鏈的本地代幣）的用戶。這很有趣，因為雖然收益較小，但它是以 BTC 的形式提供的。而在大多數鏈上，收益僅以鏈的本地代幣提供。

一旦被選中，Alice 可以一直生成 Stacks 區塊，直到下一個比特幣區塊被挖出。隨着她生成 Stacks 區塊，這些區塊會被發送給籤名者進行驗證。當超過 70% 的籤名者接受這些 Stacks 區塊時，它們就會被 Stacks 網絡接受。假設 Alice 在下一個比特幣區塊被挖出前生成了 10 個 Stacks 區塊，而 Bob 贏得了下一個生成 Stacks 區塊的機會。

Bob 會將 Alice 在 Stacks 上生成的第一個區塊的哈希值添加到他提交到比特幣鏈的區塊提交交易中。Stackers 會檢測到這筆交易，並在 Stacks 上創建一個任期變更交易，該交易包括 Alice 生成的最後一個區塊的哈希值，即第 10 個區塊。這樣，Bob 就知道他需要基於 Alice 的第 10 個區塊繼續構建。

盡管比特幣層的开發還處於早期階段，以下是對上述鏈的比較。它考慮了鏈設計、橋設計和所保障的美元價值。

我們還必須提到，除了上述團隊外，還有許多其他團隊，如 Alpen、Bison、BitLayer、Rootstock、SatoshiVM 和 Soveryn，也在構建比特幣的擴展層。讀者可以在這裏找到完整列表。

L2 和 L1 之間的關系

L2 在兩個方面幫助 L1：擴展規模和降低成本。它們為用戶提供了一種更便宜的交易方式，同時不會犧牲太多安全性（對於具有非托管、無信任橋接和無額外安全假設的 L2 來說，甚至沒有安全性損失）。

以以太坊 L2 為例。根據 Token Terminal 的數據，在 2024 年 6 月的第二周，以太坊支持了 710 萬筆交易，收入為 1060 萬美元。用戶每筆交易的成本約為 1.5 美元。同時，五個 L2——Arbitrum、Base、Blast、Optimism 和 Polygon——支持了超過 7000 萬筆交易，總費用為 275 萬美元。每筆交易的費用約為 0.03 美元。

我們可以討論這些交易的質量，包括它們是否是機器人交易或交易價值等。然而，事實是，以太坊本身無法支持那么多交易。

然而，這樣做的一個缺點是，L1 不再直接與其用戶連接。在傳統商業中，通常是離終端用戶更近的企業捕獲了大部分價值。亞馬遜就是一個很好的例子。其龐大的分銷網絡使其對供應商和制造商具有優勢。

Dollar Shave Club 通過訂閱模式直接向消費者銷售剃須刀，從而顛覆了剃須刀行業，消除了傳統的零售渠道。這使他們能夠以更低的價格銷售產品，並保留大部分價值，而不是與整個供應鏈分享。

通常在你和客戶之間增加另一層是一個壞主意。那么，為什么 L1 要走這條路呢？通過將 L2 引入混合，L1 並沒有失去客戶。它們正在將 B2B 模式引入以前嚴格的 B2C 商業模式中。但仍然存在一個問題——L2 是否捕獲了大部分價值？它們是否向 L1 傳遞了足夠的費用？

幸運的是，以太坊在過去三年中已經走過了這條路，我們可以觀察 L2 對以太坊價值捕獲的影響。有兩種方法可以理解 L2 是否對以太坊具有掠奪性。

1. 第一種是看以太坊是否失去了收入給 L2。我們可以通過檢查以太坊在以太坊生態系統收入中的份額變化來檢驗這一點。以下圖表展示了以太坊和五個領先 L2 的收入。以太坊始終佔據 90% 以上的收入流。

2. 另一種方法是查看市值或價格。因為價值捕獲幾乎總是反映在價格中，ETH 佔以太坊生態系統總市值的 95% 以上，考慮到其前 10 個 L2 的市值。

以太坊本身無法支持那么多交易，但它仍然捕獲了 90% 以上的生態系統價值，這表明 L2 是擴展以太坊的正確步驟。只要 L2 在 L1 上結算，L2 之間對 L1 區塊空間的健康競爭對基礎層的健康有利。

接下來是什么？

再來想象一下島嶼的比喻。對於真正的 L2 來說，這兩個島嶼必須共同建造一座橋梁。但如果沒有比特幣島居民的內部共識，這是不可能的。目前的情況是，那些希望成為比特幣島 L2 的項目正在努力建立基礎設施，作為臨時解決方案。

因此，一旦比特幣島居民同意需要橋接到其他島嶼以促進增長，L2 島嶼就准備好了。在此之前，重要的是不要試圖找到更復雜的橋接和創建 L2 的方法，而是要專注於使用已經被證明有效並經過實战測試的基礎設施。

不同項目如何現代化比特幣島並准備橋梁基礎設施以連接其他島嶼

衆所周知，比特幣島居民固守己見，非常重視島嶼的安全。對島嶼的任何改變都會經過徹底的討論。任何想對比特幣提出修改建議的人都可以起草比特幣改進提案（BIP）。在各種論壇上進行非正式討論後，作者會吸收反饋並對 BIP 進行修改。然後，島民委員會會給 BIP 編號，使其正式生效。

一些島民理解謹慎現代化比特幣島的重要性。像 Botanix、Taproot Wizards 和 Thesis 這樣的團隊正在為增加操作碼以擴展比特幣的可編程性奠定基礎。Ethan Heilman 和 Armin Sabouri 提出的 BIP-420 （也稱為 OP_CAT）將為比特幣帶來大量激動人心的可能性。CAT 代表連接。它是原始比特幣操作碼的一部分，但由於安全問題被中本聰刪除，這些問題隨着比特幣執行環境的演變已得到緩解。

該操作碼允許將兩段數據連接在一起。它解鎖了從自定義交易類型（如動態托管系統）、智能合約（如原子交換）到不同的 DeFi 應用程序以及與外部鏈更大互操作性的衆多可能性。

像 Starkware 這樣的團隊已經建議 OP_CAT 可以將 STARK 驗證帶到比特幣。這意味着比特幣可以驗證 Zk 證明，從而啓用匯總。這種設計範式不僅允許比特幣上的通用設計，還提高了其急需的可擴展性。

Taproot Wizards 團隊的其他設計（如 CATVM ）已經在進行中。該設計將使用 OP_CAT 創建無信任橋梁。與當前的 BitVM 設計不同，CATVM 沒有流動性要求。CATVM 將實現序數和符文的去中心化交易，其用戶體驗與其他鏈一樣好。

隔離見證為 Taproot 鋪平了道路，Taproot 反過來對序數至關重要。序數和銘文使 BRC-20 和符文成為可能。比特幣开發者最近的熱情表明，他們越來越支持實現 BIP-420 的社會共識。它還具有向後兼容性，因此網絡不需要硬分叉來激活它。我們期待它上线並見證真正比特幣原生可編程性的新時代。

長時間以來，比特幣开發者的興趣明顯增加。圍繞比特幣構建的所有獨立項目就像環繞強大比特幣島的小現代島嶼。隨着 BIP-420 的推出，可能會有辦法將這些島嶼融合在一起，形成一個繁榮和現代的島嶼。

隨着比特幣的所有變化，我希望未來我們能夠在不同的金融應用中使用 BTC，而無需了解底層的各個層。比特幣層的整合將像今天在孟买穿行一樣自然，我們完全不知道這個繁忙的大都市曾經是孟买的七個獨立島嶼。

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