什么是原生比特幣Layer 2網絡LumiBit？

2024-01-13 19:01:19

15 年前，中本聰發表了比特幣白皮書，並將區塊大小限制在 1MB。直到今天，區塊大小仍舊是开發者熱議的話題。區塊大小限制了每個區塊能夠容納的交易數據的上限，隨着比特幣的應用範圍擴大，網絡交易頻繁擁堵、確認交易時長增加、交易費用上升等情況時有發生。

為解決這些問題，社區提出了不同的擴容方案。有認為應該增加區塊大小，也有主張優化區塊結構，也有覺得應該採用側鏈等技術的。當然，這些方案都存在各自的優缺點，社區一時難以達成共識，甚至產生了分裂。

銘文的火熱也使得擴容問題再次被社區熱議。在探索銘文市場時，$LBIT 銘刻和交易量短時激增引發了關注，2 小時所有銘文銘刻完成，gas 費用超過 60 萬美元。經過研究發現其背後是致力於比特幣擴容的 LumiBit，這是一種與閃電網絡、Stacks、Liquid Network 等協議完全不同的方案。

LumiBit 的 BTC 原生性

比特幣作為當前最大的加密貨幣共識體，實現對 BTC 的原生性對於架構在 BTC 上的 Layer 2 解決方案的信任度和去中心化程度具有重要意義。BTC 原生性越強，意味着 Layer 2 解決方案能夠更加緊密地與比特幣的社區、核心共識和理念與哲學相結合，從而具備更高的可信度和安全性和去中心化程度。因此 Layer 2 解決方案只有在保持這些原生特性的同時，提供更快的交易速度和更低的交易費用，才能擴展比特幣的功能和應用範圍而不損害其基本原則。如果離开了 BTC 原生性，那么 layer2 也就失去了生長的土壤，其距離 BTC 社區也就越來越遠，不僅安全性和去中心化特性無法背靠比特幣得到保證，而且如果一個 BTC Layer 2 解決方案失去了 BTC 社區用戶，失去了當前最大的加密貨幣共識，其發展必然無法長久。

以當前以太坊的 Layer 2 解決方案為例，收取 Gas 費用目的之一為了支付在以太坊網絡上存儲和處理數據的成本。對於 Layer 2，用戶的信任並非單純基於 Layer 2 的技術本身，而是基於它與主鏈之間的連接和互動。這種信任的核心在於 Layer 2 上的信息能夠在主鏈上被存儲並驗證。用戶通過主鏈的可靠性和 Layer 2 與主鏈之間的聯系來建立對 Layer 2 的信任。在這個框架下，LumiBit 的策略不是僅僅讓用戶信任其自身的數據處理能力，而是強調用戶只需要信任 LumiBit 在數據傳輸過程中的誠實性和透明性。這種誠實性是可以重復驗證的，並且其數據的可靠性依托於比特幣網絡的信任基礎。

LumiBit 致力於將更多可驗證信息回歸在 BTC 主網上，以此來強化其作為一個真正的 BTC Layer 2 解決方案的地位。通過這種方式，LumiBit 不僅強調了對比特幣原生特性的尊重和利用，而且還確保了 LumiBit 鏈上數據的的可信度和透明性，從而在加密貨幣領域內樹立了其作為 BTC Layer 2 解決方案的可信地位。

LumiBit 對 BTC 的原生性的頂層設計包含了用戶從錢包操作、錢包調用、資產跨鏈和 DA 的全周期結構：

-支持原生 Omni 錢包账戶控制：LumiBit 不同於其他兼容 EVM 的 BTC Layer2，其在用戶體驗方面最大的進步是允許用戶僅通過 BTC 錢包進行鏈上交互。不再需要准備多個錢包（如 Metamask），僅需要准備 Bitcoin 錢包，不論是 Unisat 還是 Xverse，即可完成跨鏈、交易、使用 Dapp 等操作。這一功能尊重比特幣用戶的使用習慣，為用戶提供熟悉和安全的環境。

-基於 UTXO 的通道跨鏈橋： LumiBit 採用獨特的 UTXO 通道的跨鏈橋。用戶與 LumiBit 之間的跨鏈被抽象為一條通道，對通道的驗證，就代表對用戶跨鏈動作的合法性驗證，又因為通道驗證的過程會被存入 UTXO，對通道的驗證也代表用戶在 LumiBit 的狀態的驗證，從而實現了用戶狀態在 BTC 主網的驗證。當通道關閉時，根據最終的狀態更新，初始 UTXO 被消耗掉，並且 LumiBit 根據用戶狀態創建新的 UTXO。這些新的 UTXO 反映了通道關閉時用戶提出的比特幣余額和在 LumiBit 鏈上的最終狀態。同時 LumiBit 鏈上運行的智能合約與用戶交互而產生新狀態，因此通過用戶的 UTXO 狀態更新也可以將狀態更新至 BTC 主網進行驗證，至此 LumiBit 完成了鏈上所有狀態的 BTC 主網驗證。

-在比特幣主網上的數據可用性（DA）： Bitcoin Layer2 的數據可用性問題是，如何以一種 Bitcoin 網絡可負擔，且行之有效的數據上傳、公开、驗證方式。由於 Rollup 中交易數據以匯總形式發送至 Bitcoin，Bitcoin 的區塊容量將限制 Rollup 匯總的交易數據大小，在不能增加 Bitcoin 區塊容量的前提下，使用更高效的數據壓縮、證明驗算方法是唯一選擇。LumiBit 採用 Halo2+FRI 零知識證明方案生成交易的有效性證明。ZK-EVM 在執行用戶的交易後，為每筆交易的狀態變更生成零知識證明，有且僅有該交易有效，可被正常執行時，其零知識證明才會被生成。LumiBit 驗算和證明生成的復雜度從鏈上遷移至鏈下，不僅降低了 Bitcoin Layer1 數據儲存的开銷，也能降低用戶在 Layer2 提交交易的成本。

-支持銘刻調用：平臺支持銘刻調用，允許用戶與比特幣原生功能進行交互和利用，用戶的所有調用數據均存儲在 BTC 主鏈上，並通過銘刻的方式執行交易。發布交易時用戶僅需銘刻銘文，並通過 BTC 網絡廣播，在 BTC 網絡確認後 LumiBit 隨即會在 LumiBit 網絡運行交易並結算。

-使用 BTC 作為 Gas： LumiBit 方法中最重要的方面可能是將 BTC 本身用作交易的「gas」。這不僅簡化了 Layer 2 框架內的交易過程，而且在使比特幣的原生特性成為 LumiBit 運作的核心方面實現了閉環。通過使用 BTC 作為 gas，LumiBit 將其 Layer 2 協議的激勵與比特幣網絡對齊，確保 BTC 的價值和需求直接與 LumiBit 生態系統內的活動相關聯。

比特幣的擴容史，Type2 ZK-EVM 的到來

此前，比特幣的常見擴容方式為狀態通道和側鏈。

2015 年，Joseph Poon 和 Thaddeus Dryja 提出了閃電網絡，這是一種基於支付通道的網絡。用戶可以在鏈下進行快速、低成本比特幣轉账，只有打开或關閉通道時才需要在鏈上進行交易。目前約有 5000 枚 BTC 在閃電網絡中。

以閃電網絡為代表的狀態通道也存在不少缺點，如無法承擔復雜合約計算、存在資金鎖定和安全風險，無法為比特幣提供繁榮的鏈上生態環境。

隨後，Liquid Network 和 Rootstock 等比特幣側鏈开始出現，它們與比特幣主網並行運行，通過雙向橋與比特幣實現通信。不過，側鏈因獨立的共識規則和數據存儲結構，其數據可用性（DA）不由比特幣網絡擔保，在極端情況下，用戶資產存在一定風險。

與比特幣在擴容上發展緩慢不同，以太坊的擴容市場正如火如荼發展。不過，以太坊擴容主流方案採用 Rollup Layer2。根據 L2BEAT 數據顯示，以太坊的 Layer2 TVL 已經超過 225 億美元。

Bankless 聯合創始人 David Hoffman 曾表示，EVM 等效時代已經來臨。在 David 說出這一句話時，可能沒有想過，比特幣或許也將迎來 EVM 等效時代，捕獲以太坊的生態價值。

LumiBit 是全新的比特幣 L2 解決方案，通過 ZK-Rollup 實現低費⽤、⾼性能、快速確認交易等。LumiBit 採用的是 Scroll 的技術方案，這是 Type2 ZK-EVM，可視為完全等效於 EVM。Vitalik 曾在論文中將 ZK-EVM 分成 4 種類型，其中，Type2 屬於完全兼容 EVM，交易執⾏與账⼾邏輯上和 EVM⼀致，僅在區塊結構和狀態樹與以太坊存在差異。

LumiBit 的 Type2 ZK-EVM 基於通用電路設計，EVM 層⾯確保了對以太坊⽣態的全兼容。並且針對比特幣和以太坊狀態的不同，採⽤了更符合比特幣 UTXO 的狀態樹更新⽅案。同時，比特幣將作為 DA，用戶的交易、LumiBit 歷史交易狀態，以及全局账戶狀態，將會經由零知識證明生成器生成對應的根證明然後打包都會傳回比特幣主網。比特幣龐大的算力結構將確保 LumiBit 的 L2 安全性。

和同類型的 ZK-Rollup 相比，LumiBit 不同之處在於其交易的零知識證明的⽣成將基於 Halo2 + FRI 實現，以及採⽤多項式承諾減少驗證成本。Halo2 是一種零知識證明系統，屬於 zk-SNARK，可⽤於⽣成簡潔的⾮交互式證明來驗證交易的有效性。FRI 屬於 STARK 證明系統，⽤來構造和驗證有關復雜多項式數據的證明。這意味着 LumiBit 集成了 STARK 與 SNARK 的優點。

目前來看，Type2 ZK-EVM 已屬於市場上領先的方案，但距離原生以太坊環境仍有⼀定差距。想要確保 100% 遷移所有以太坊生態，需要實現 Type1 ZK-EVM，即完全等同於以太坊。LumiBit 也在 Type2 ZK-EVM 的基礎上提出了 Type1 ZK-EVM 構想，即在 L2 上再抽象⼀層 Type1 ZK-EVM，交易的執⾏結果返回到 Type2 ZK-EVM，然後再由 LumiBit 將狀態更新⾄比特幣網絡，以三層結構間接實現 Type1 ZK-EVM。

比特幣生態爆發前夜

LumiBit 除了為比特幣帶來擴容方案之外，還試圖顛覆目前的銘文交易市場。

當下市場，用戶在 L2 上進行比特幣銘文交易的步驟較為繁瑣和復雜，需要在主鏈和 L2 上來回跨。並且，資金的流動性較為分散，利用率低。

LumiBit 通過同步跨鏈通信和異步跨鏈交易兩種機制構建的異步結構正在解決這一問題。

同步跨鏈通信能夠保證 LumiBit 上的通信與 BTC 主鏈保持同步。並且，LumiBit 內置的索引器和監聽器，可以讀取 BTC 主鏈的通信狀態，供鏈上應⽤調取。因此，用戶可以在 LumiBit 看到銘⽂市場的所有信息，⽽⽆需單獨查閱每個交易市場或者索引器。

當下 L2 交易最大的痛點在於資產的頻繁跨鏈產生的時間和資金摩擦。而用戶在 LumiBit 的交易過程中，比特幣主⽹資產跨鏈與 LumiBit 鏈上確認是異步的，即鏈上交易可以異步映射。以技術的角度理解，LumiBit 的 UTXO 通道橋通過 UTXO 作為用戶狀態印章，並執行根證明狀態加密和哈希時間鎖相結合做跨鏈通道驗證，並在通道關閉後將根證明印制在 UTXO 保證了比特幣網絡的數據完整性。

這意味着，用戶在 LumiBit ⽹絡即可進⾏銘⽂交易，在 LumiBit ⽹絡結算完成後 LumiBit ⽹絡將⾃動幫用戶執⾏跨鏈操作。

當然，LumiBit 也並非完美的 L2 擴容方案，其從 Type2 ZK-EVM 到 Type1 ZK-EVM 還有衆多的難點需要攻克。但毫無疑問的是，LumiBit 具備獨到的全行業視野，通過驚人的技術能力，整合了目前市場上領先和主流的協議，並形成一套獨家的方案。

LumiBit 指出了比特幣 L2 未來發展的可能方向之一，同時也描述出未來比特幣生態可能達到的場景，具備全鏈生態和互操作性。同時，不增加用戶的學習成本。現在，我們正處於 LumiBit 所描繪的比特幣生態爆發前夜。