從分散到整合，細說比特幣發展史

原文標題：《 Layered Bitcoin 》

撰文：Saurabh Deshpande

編譯：Chris，Techub News

古往今來，貨幣在社會中都具有三個關鍵的功能：財富的儲存手段、交換媒介和計量單位。雖然貨幣的形式在不斷變化，但它的功能基本沒變。大致可以把貨幣的思想流派可以分為兩種，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。

當你持有美元或盧比時，這些貨幣實際上是政府的負債。這意味着，貨幣的價值和使用能力依賴於政府的經濟狀況和信譽。如果政府無法履行其債務或出現經濟危機（如違約），那么貨幣的購买力將會受到嚴重影響。也就是說，貨幣可能會貶值，導致你用這些貨幣無法購买必需的商品和服務。

硬貨幣指的是不依賴於政府信用的貨幣。也就是說，它的價值並不取決於政府的經濟狀況或信譽。貴金屬（如黃金）作為硬貨幣的代表，其價值並不會因政府違約而降低。相反，由於貴金屬被視為具有穩定性，它們的價值可能會上升。這是因為在經濟不確定時，貴金屬被認為是可靠的儲值資產。

比特幣 是首個成功實現的數字形式的非主權貨幣。這裏的「非主權」指的是比特幣不依賴於任何國家政府的信用或支持。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% 。 Ray Dalio 在他的文章《 Paradigm Shifts 》中討論了中央銀行在各種危機中降低利率的情況以及這些措施對各自經濟的影響。

圖表展示了自1980年代以來，發達國家的利率逐漸降低的趨勢。同時，貨幣基礎，即流通中的貨幣量，相對於國內生產總值（GDP）的比例也在上升。盡管貨幣供應增長迅速，但實際的經濟總產出增長並沒有同步跟上。貨幣供應增加過快，通常會推動價格上漲，導致通貨膨脹、更高的生活成本、增加的債務負擔和更大的收入不平等。而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。

當經濟環境出現通貨膨脹和不確定性時，黃金等貴金屬就會變得更有價值。與法定貨幣不同，政府對黃金的供應幹預較少。這意味着黃金的供應不會受到政府政策的頻繁影響。而且黃金的供應量較為穩定，不像法定貨幣那樣容易受到政策調整的影響，因此更具有可預測性。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，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。

在2018年，我聽到過一個有趣的觀點：將 區塊鏈 比喻成島嶼，由於區塊鏈技術相對獨立於外部系統和環境，它們像是一座封閉的島嶼。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，而不考慮速度和可編程性。

去中心化這個概念非常廣泛且復雜，其具體含義可以根據不同的上下文有所不同。 Balaji Srinivasan 提出了一種評估區塊鏈去中心化的方法 ，他建議將區塊鏈分解為多個子系統，並分別評估這些子系統的去中心化程度。具體的子系統包括： 挖礦 、客戶端、开發者、交易所、節點和所有權。他提出通過測量這些子系統的 Gini coefficient 和 Nakamoto coefficient 來得出總體去中心化程度。

比特幣支持者 Jonathan Bier 認為，通過評估用戶驗證交易的難度，可以判斷去中心化的程度。比特幣之所以限制區塊大小，是為了確保普通用戶能夠參與交易驗證，從而支持去中心化。同時，要實現區塊鏈的通用可編程性，开發人員需要進行詳細的規劃和設計。

首先，他們使用的語言或系統應是圖靈完備的。「圖靈完備」是指一個系統具有執行任何可以用算法表達的計算的能力，只要有足夠的時間和內存。這意味着系統能夠模擬任何計算機程序，具備執行復雜計算任務的能力。

其次，Gas metering 需要達到最佳。Gas metering 指的是如何衡量和計算資源消耗的機制。在區塊鏈中，這主要是用來控制和限制每個區塊和每個操作所消耗的資源（例如手續費或 Gas），以確保網絡的穩定性和公平性。

以太坊 的 Solidity 是一種圖靈完備的語言，這意味着它可以執行任何計算，只要有足夠的時間和內存。然而，以太坊的操作受到 Gas 限制的約束，即每個操作和智能合約的執行都有一定的燃料費用。這種設計是為了防止資源過度消耗和網絡擁堵。

比特幣的腳本語言被有意設計得很有限，以確保更高的安全性。它是一種低級的、基於堆棧的語言，設計時就避免了復雜的功能，主要是為了減少潛在的安全風險。但這種設計也帶來了一些缺陷，比如自 Satoshi 時代以來存在的未修復的錯誤，並且缺少一些關鍵的操作符，使得腳本語言在實際應用中的功能比較有限。

以太坊和 Solana 等區塊鏈已經發展成了相互連接的生態系統，它們之間的互動可以帶來更多的機會和優勢。例如，用戶可以在不同的區塊鏈之間轉移資產或利用各種服務，形成了一個互聯互通的區塊鏈網絡。然而Bitcoin island 堅持其核心目標，即安全性，未在其基礎設施中引入可以更方便地遷移到其他區塊鏈的功能或變革。比特幣島只允許用戶持有、轉移或交易比特幣，主要用於銘文（inscriptions）和符文（runes），這使得用戶在體驗上受到限制，因為比特幣島沒有提供更廣泛的區塊鏈互操作性功能。

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。

分離的島嶼讓我聯想到我家鄉孟买的歷史。孟买曾被稱為Bombay，它最初由七個獨立的島嶼組成。這些島嶼的融合始於1680年代，並持續了幾個世紀。如今，當我在熙熙攘攘的大都市中漫步時，幾乎看不到這些曾經的分隔痕跡。城市感覺像是無縫統一的，它過去的碎片化幾乎被遺忘了。

孟买的這一轉變引發了一個有趣的問題：我們是否會在比特幣的生態系統中見證類似的演變？一些團隊正在為此努力。

這篇文章講述了一些开發團隊如何為比特幣持有者提供更多的使用方式。首先需要解釋為什么我們需要更好的基礎設施，然後探討團隊為擴展 BTC 用例所採取的不同方法。最後，我將提到最終的愿景不僅涉及技術共識，還涉及社會共識。

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？

成熟的區塊鏈，如以太坊、Solana，甚至即將推出的 Monad，都以开發者為中心進行構建。它們作為开發者創建應用程序的平臺，提供了全面的生態系統，包括各種學習資源、工具、框架和功能。相比之下，比特幣是在實踐中逐步構建起來的，缺乏經過深思熟慮的 API，且幾乎沒有明確的开發文檔。

改進網絡基礎設施有三個關鍵原因：改善用戶體驗、促進金融化和擴展支付規模。

更好的用戶體驗將提升活動以帶來更多費用

Ordinals 協議 通是一種利用比特幣 UTXO 並以不同方式查看單個 Satoshi（BTC 的最小單位）的方法，它帶來了諸如銘文（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 runes 的演變。這些銘文和符文為比特幣注入了新的活力，使得比特幣的日均交易總量比僅僅進行 BTC 轉账時增加了 70%。

這些新型的比特幣交易方式幫助將手續費提高了約 40%。然而，這些新方式往往在比特幣社區內引發激烈的爭論。一方認為，比特幣應專注於提升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危及比特幣作為穩健貨幣的安全性、簡潔性和有效性。

另一方則主張採用更靈活的方式，擴展比特幣的功能以包括非支付用途。他們認為，這種演變對於比特幣在快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。

根據 Token Terminal 的數據，比特幣礦工在過去 30 天內從手續費中獲得了約 1.09 億美元。而在同一時期，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，礦工的區塊獎勵減少了 50%。減半後，區塊獎勵從每個區塊 6.5 枚比特幣 減少至 3.125 枚比特幣。因此，每月礦工補貼減少了 13,500 枚比特幣（3.125*144*30），以每枚比特幣 66,000 美元計算，這相當於 8.91 億美元。因此，每月手續費僅佔補貼損失的約 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數量。另一個缺點是，符文之間不能互相交換，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比特幣，然後再購买他們想要的另一個符文。這中額外的中間步驟使得用戶體驗非常差。

還有就是，比特幣不能直接用作抵押品，也無法進行借貸。用戶必須將比特幣從比特幣原生鏈提取並轉移到其他鏈上，才能在這些鏈上進行金融應用。這種過程增加了操作復雜度，並影響了用戶的整體體驗。

增強 BTC 的金融化

首先，以每枚比特幣 66,000 美元計算，比特幣的現在市值接近 1.3 萬億美元。就像黃金一樣，比特幣是一種外部貨幣，這意味着政府無法操控比特幣的供應量。雖然黃金貸款市場的確切規模不詳，但一些報告估計其規模約為 1,000 億美元。因此，在比特幣上構建應用程序的一個重要原因是利用比特幣作為抵押品來借入穩定幣。強大的借貸市場將使比特幣持有者能夠通過比特幣獲得收益。

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

比特幣的基礎層並未設計為高吞吐量的系統。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 所提到的，當前比特幣區塊的最大大小為4MB，這意味着每10分鐘的時間段內，比特幣網絡能夠處理的數據量最高為4MB。根據這個限制，比特幣網絡的交易吞吐量大約為6.66 KB（千字節）每秒。這種處理速度對於大規模的交易需求來說可能不足以滿足要求，因此需要提高處理能力或引入新的技術來提高比特幣網絡的交易速度。

比特幣網絡在處理大量交易時表現不佳。例如，在 Quantum Cats 的鑄幣或符文發布期間，用戶可能會遇到不理想的體驗。這種糟糕的用戶體驗不僅影響那些試圖進行鑄造操作的人，還會影響其他在網絡上發送和接收比特幣的用戶。簡言之，比特幣網絡的當前處理能力不足以有效應對高流量交易，從而影響到所有用戶的交易體驗。

盡管 Lightning Network 是一種擴展比特幣網絡的解決方案，但它的實際採用情況並不理想。目前，網絡的總容量或流動性約為 5000 BTC，這個數字表示的是所有閃電通道中鎖定的比特幣總量。這個容量限制了網絡的流動性和能夠通過它移動的比特幣數量，從而影響了 LN 在處理高頻率交易和大規模支付時的效能。

假設 Joel 需要籌集 100 萬美元以支付印度的咖啡種植工人的工資，並決定使用閃電網絡接受捐款。要做到這一點，Joel 不能僅僅啓動一個 LN 錢包並等待捐款。他需要確保有足夠的入站流動性來接受這筆巨額資金。入站流動性指的是對手方在閃電通道中鎖定的比特幣數量，這些比特幣用於支持從對手方到 Joel 的資金流入。

再比如，Sid 是 Joel 的一個對手方，他在閃電通道中鎖定了 1 萬美元的比特幣。如果 Joel 要接受 100 萬美元的捐款，他需要其他像 Sid 這樣的對手方，他們總共鎖定了 100 萬美元，以確保他可以接收到這筆大額捐款。因為入站流動性受限於各方在通道中鎖定的資金，這會限制網絡能夠支持的交易金額，從而對閃電網絡的擴展能力構成挑战。

簡而言之，入站流動性決定了閃電網絡能處理的最大交易金額，而這種流動性總是受限於資本的機會成本，即投資在通道中的比特幣無法用於其他用途。

比特幣开發的挑战

比特幣不僅是一個技術系統，也深深植根於文化和社會共識中。比特幣的供應上限是一個硬編碼的規則，即最大供應量被固定為 2100 萬枚 BTC。這一硬性限制被視為比特幣的核心價值之一，任何對這一上限的改變都需要得到廣泛的社會共識和技術支持。

由於缺乏社會共識，進行代碼庫修改的技術努力可能會變得徒勞無益。比特幣的上一次重大爭議性分叉發生在 2017 年的區塊战爭期間。當時，比特幣網絡分裂為兩個不同的區塊鏈：

比特幣（BTC） ：在這次分叉中，比特幣網絡實施了 SegWit（隔離見證）協議，這是為了提高交易處理能力和擴展性。

比特幣現金（BCH） ：這是另一個由分裂出來的區塊鏈，它選擇增加區塊大小，以提升交易吞吐量。

在這次分叉中，大多數礦工選擇繼續在比特幣鏈上進行挖礦。

穩定性對於被視為貨幣或價值儲存的資產至關重要。法定貨幣之所以會隨着時間的推移而失去購买力，主要原因是中央銀行經常使用其權力來增加貨幣供應。中央銀行單方面行動的不可預測性會導致某些貨幣變得不穩定和弱化。

比特幣的文化則傾向於抵制頻繁的變化。比特幣社區對於任何可能影響其穩定性的變化持謹慎態度，即使是如 Taproot 這樣的技術改進，盡管它不具爭議，但從概念提出到實施也花費了多年時間。這種謹慎態度反映了比特幣對於保持其貨幣和價值儲存功能的穩定性的重視。

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？它應該做些什么？

• 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，不應有額外的安全措施。

• 允許用戶單方面將其資產撤回到基礎層或第一層。

由於比特幣目前的操作碼（opcodes）有限制，無法滿足驗證任何證明的需求，因此，任何聲稱是比特幣二層網絡的鏈都不能被真正稱為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。

在設計和實現 L2 解決方案時，不能擴展其基礎層的安全假設。例如，如果第二層有一個集中化的區塊生產排序器，用戶需要能夠以低成本對區塊生產進行質疑。第一層（如比特幣或以太坊）應確保，只要用戶的資金未被花費，用戶能夠通過第一層的機制從第二層中提取其資金。目前，即便是以太坊的 L2 解決方案也未能完全實現這些機制。

如果我們嚴格遵循 L2 的特性，那么一些被認為是以太坊L2的解決方案，比如Arbitrum，也不能被視為真正的L2。由於比特幣的操作碼（opcodes）目前無法驗證任何證明，因此任何聲稱自己是比特幣L2的鏈實際上都不符合真正的L2定義。閃電網絡（Lightning Network）可能是唯一符合L2定義的解決方案。為了方便討論，本文將這些解決方案統稱為比特幣擴展層。

比特幣擴展層的現狀

總體而言，使用比特幣有兩個主要途徑：

1. 使用跨鏈橋 ：由於比特幣自身的應用場景有限，用戶可以通過跨鏈橋將比特幣轉移到其他區塊鏈上，以便在那些區塊鏈上使用比特幣進行更多的應用。這種方法允許用戶在比特幣網絡之外，利用其他區塊鏈的豐富功能和應用場景。

1. 創建一個環境或鏈 ：开發一個新的環境或區塊鏈，讓投資者可以在其中使用比特幣的應用程序。這意味着开發一個專門的區塊鏈或平臺，能夠支持比特幣，並允許用戶在該平臺上進行各種應用和操作，從而擴展比特幣的使用範圍。

為了使比特幣能夠支持更多的應用場景和功能，這些新層可能會引入一些比比特幣基礎層更多的安全假設或機制。用戶在使用這些新層時，希望這些額外的安全假設和機制能夠盡量少地影響比特幣的安全性和完整性。通過研究以太坊的擴展策略和方法，可以為理解和設計比特幣的擴展方案提供有價值的經驗和參考。

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比特幣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比特幣用於燃料和質押等用途？

在擴展比特幣的功能和用例時，各個團隊在安全性、可用性、性能等方面做出了不同的取舍和決定。每個團隊可能會在這些方面採取不同的策略，以便找到最合適的方法來滿足用戶的需求，同時最大限度地保持比特幣的安全性和可靠性。

跨鏈機制

比特幣鏈上的比特幣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。一個典型的跨鏈機制是將用戶的比特幣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比特幣。

典型的鎖定機制是什么？用戶希望將其比特幣從比特幣網絡轉移到其他鏈時，會將比特幣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比特幣的到來時，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，如果跨鏈操作員在比特幣網絡上丟失了比特幣，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 操作的比特幣包裝版本，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跨鏈操作員如何管理和保護用戶在比特幣網絡上的比特幣。根據比特幣的管理方式，跨鏈機制可以分為三種類型。