BTC L2研究報告： L2整體的市值僅有BTC市值的0.1%盤點時下主流解決方案

正文

本文全文14000字，對比特幣生態感興趣的Builder有必要花時間閱讀。

列舉當前市面上的多數比特幣擴容方案的譜系，即使我平時比較關注基礎設施，也受益非常非常多(因為原先可能更多關注以太系)。

本文段落標題與子標題🗝️

1.序言2.為什麼比特幣擴容方案很重要？

2.1為什麼我們需要擴容比特幣？

2.2BTC L2的潛在市場空間

2.3分析比特幣擴容主流解決方案

3.比特幣擴容解決方案一覽

4.展望與結束語

同時本文的翻譯使用了非常多的精力，如果對你確實有幫助，感謝你的三連支持🙏🏻

-序言📍

儘管比特幣仍然是最大的加密領域核心資產，但它在可擴展性、可編程性和開發者興趣方面仍舊落後。

然而，事情已經發生了變化。

Casey Rodarmor在 2022 年 12 月推出的銘文是一個關鍵轉折點，該理論導致了銘文市場的興起以及隨後的 2023年比特幣NFT的炒作週期。

一下子比特幣的區塊空間需求量比過去任何時候都大，費用也隨之飆升。

隨後，社區進行了進一步創新，找到了一種將可將代幣置於比特幣之上的方法，即 BRC-20。

這種狂熱持續不斷，對比特幣的影響越來越明顯。最近，隨後我們還看到了符文協議的推出，這是一種更有效、更簡單的方式來放置可替代代幣並鼓勵比特幣上的Meme活動。

比特幣衍生生態的復興意味著現在出現了一群全新的用戶、開發者、交易者，甚至是投機者，他們對比特幣比以往任何時候都更感興趣。

比特幣生態的融資和開發熱情是我們在過去從未見過的，我們甚至看到一些Builder從開發“比特幣殺手”的方向過渡到比特幣生態進程中。

當然，其中一些團隊非常關注擴容方面。雖然原先市場中的一些OG（包括 Stacks）不斷創新，但我們也有一群新的Builder首次涉足比特幣擴容的世界。

在本報告中，我們將重點關注比特幣擴容敘事這一方面。我們如何發展以適應不斷發展的生態系統，並將比特幣建設到能夠維持真正大規模採用的水平？

在本報告中我們將討論圍繞比特幣可擴展性的問題和解決方案，深入探討了Rollup、側鏈、狀態通道等。

-為什麼比特幣擴容方案很重要❓

（1）為什麼我們需要擴容比特幣❓

通過 L2 或其他形式的擴容解決方案實現比特幣的可擴展性並不是一個新話題。這種討論早在 2009 年就一直在進行，當時中本聰對比特幣區塊實施了 1MB 的限制。

2017 年的隔離見證軟分叉升級是可擴展性爭論的一個重要節點，隨後的閃電網絡、Stacks和Rootstock 等方案多年來一直在基於此構建解決方案。

然而，最近的一些事態發展將這一討論推向了新的高度。比特幣新時代的核心是通過Ordinals、銘文、BRC-20 代幣和符文的出現引入了可替代和不可替代代幣的標準

這對比特幣的鏈上交易費用產生了非常直接的影響，2022 年至 2023 年間，比特幣的平均交易費用上漲了 175%，從 1.5 美元升至 4.2 美元。

這個趨勢仍在延續，2024 年比特幣平均交易費用高達 9 美元。這一現象也直接凸顯了比特幣擴容方案的重要性。

銘文概念的興起幫助比特幣迎來了生態端的復興。許多新的比特幣項目要麼在去年啟動，要麼目前正在募資和開發。🔺

這些項目包括各種解決方案，無論是專注於在比特幣上創建交易市場的項目，還是專注於將其他原語（如質押和重新質押）引入最大的加密項目。

所有這些新項目已經或預計將為比特幣區塊空間做出貢獻，因此也會影響費用。比特幣 L2 對於這些項目來說至關重要。

許多項目通過構建，或者集成其他項目現有的解決方案，並且選擇部署在比特幣 L2 上，而不是考慮進一步讓L1擁塞是這些方案構建的最優解。

🔻即使有人認為比特幣應該只用於貨幣交易目的，但仍然需要 L2。去年比特幣上發生了 1.52 億筆交易。

如果我們預計至少有 2% 的世界人口，即 1.6 億人，每年進行 10 筆比特幣交易，那就是 16 億筆交易。

進一步來說，比特幣最近才突破 10 億筆交易大關。如果用戶已經抱怨僅僅因為交易量而推動的費用上漲，那麼顯然存在問題。

如果真正的全球大規模採用確實是比特幣的目標，那麼很明顯，至少存在一些比特幣擴容解決方案是必要的。

當我們結合考慮這些因素時，對強大的比特幣擴容解決方案的需求就變得顯而易見。 然而，我們應該注意，當前的比特幣 L2仍然是行業裡相對較新的敘事，目前尚不清楚它們是否會最終勝出成為方案最優解，或者未來幾年是否會出現新的贏家。

（2）BTC L2的潛在市場空間🔻

為了考慮比特幣 L2 機會的潛在市場空間，我們可以借鑑以太坊，它是最大的智能合約 L1，並採取以L2為中心的擴容方案（而不是 Solana，後者更專注於擴容L1本身） 以太坊目前的市值約為4460億美元，其各種 L2 解決方案TVL約為450美元，即 L2 解決方案約佔以太坊總市值的10%。

同樣，比特幣目前的市值約為1.4 萬億美元，其相對較小的 L2 解決方案目前的 TVL 約為20億美元。這約佔比特幣市值的 0.13%。

頭部的以太坊 L2 Arbitrum One 的 TVL 約為180億美元，約佔以太坊 L2 的40%。以此推斷，如果比特幣 L2 市場增長至約140億美元，則最大的 L2 可能約為 60億美元。

📍如果比特幣 L2 市場增長到與以太坊類似的比例（即 L2 中比特幣價值的 10%），那麼最大的比特幣L2的TVL 可能超過600億美元。（3）分析比特幣擴容方案的框架🔻

雖然我們在本報告中精選了一些較大的比特幣擴容項目，但讀者應該注意到，今年此類項目的實際數量已經很多了，並且每週都在增加。在嘗試區分和評估不同的比特幣擴容策略時需要考慮以下幾點：

1<無需信任的雙向橋：比特幣 L2 爭論的關鍵點之一是比特幣L1 和 L2之間的橋。由於比特幣的智能合約功能有限，即無需信任的雙向橋樑，目前還不可能實現。 這意味著通常需要某種形式的中心化才能將資產從比特幣轉移到 L2 並返回。這可能以聯盟(即多中心化)的形式出現

比特幣 L2 如何處理這一基本問題是評估不同項目時需要監控的一個重要方面。Robin Linus在 2023 年 12 月的一篇論文中介紹了 BitVM，提出了一種比特幣智能合約解決方案，使其能夠執行更復雜的操作計算。 BitVM 或許能夠提供一種更加信任最小化的方式來解決雙向無信任橋接問題（下面將詳細討論）

2<與比特幣基礎層的關係和一致性：比特幣L2應與比特幣保持密切的經濟一致性，並採取許多可行的策略，包括使用原生 BTC 作為抵押品或以BTC作為GAS等。 這一舉措可能會在現有的用戶基數之上撒下最大的網，包括比特幣社區中一些更關注貨幣交易功能的成員。

比特幣L2可能會選擇通過使用比特幣區塊進行交易結算、數據可用性，甚至在某些情況下的執行來保持一致性。

3<分叉要求：一些比特幣擴容方案，無論是Ordinals出現前的還是出現後的，都提出了要求比特幣以硬分叉或軟分叉形式進行變化的解決方案。

正如我們之前強調的，比特幣的變化通常相當緩慢，並且在過去七年中只出現過兩次軟分叉（2017 年的 SegWit 和 2021 年的 Taproot）👇🏻

➢ 這意味著依賴分叉的比特幣擴容項目的可行性在短期內相對有限。➢ 儘管如此，如果某些項目能夠帶來顯著的可擴展性優勢並且隨著市場條件的變化，它們可能值得在中長期內進行。

➢ 還應該指出的是，包括 OP_CAT 和 OP_CTV 在內的一些軟分叉提案已經開始獲得新的動力，至少部分是由Taproot Wizards等團隊為主導推動的。

➢ 人們對比特幣軟分叉的興趣也在增加，因為它們可以用來為銘文和符文添加有趣的新功能，這對交易者、NFT 收藏家和投機者來說都很有吸引力。

4<激勵一致性：比特幣 L2 需要確保整個堆棧的激勵一致性，以實現增長並獲得關注度。我們可以大致將其分為三個群體👇🏻

➢開發者：比特幣 L2 必須確保開發者有足夠的激勵和動力從其他鏈轉向使用比特幣，或者開始使用比特幣。這可能是通過許多策略，包括開發者激勵計劃或回溯性空投（如以太坊 L2 世界中的 Optimism 所使用的）（據數據統計，目前BTC開發者群體的回報率僅在行業內排第十名）➢用戶：我們可以將這一群體分為現有的比特幣持有者和活躍在其他鏈上的持有者。必須激勵兩組用戶嘗試新的L2。 對於原本的比特幣用戶來說，這可能可以通過創建更多的安全機制和關注去中心化來實現。而對於新用戶，這可能是通過用戶激勵計劃、空投、對 EVM 用戶的有效營銷等來吸引。

➢加密新手：要永遠記住的一件事是，比特幣是迄今為止加密行業中最知名的IP。今年早些時候現貨比特幣ETF 在美國獲得批准後尤其如此。 我們不僅可以將摩根士丹利和摩根大通等金融巨頭視為比特幣現貨 ETF 持有者，還可以引入更多傳統投資者。關鍵是，隨著加密貨幣吸引更多新用戶和投資者，比特幣通常可能是他們可能感興趣和研究的第一個資產。

這為比特幣L2提供了一個重大機會，他們應該努力確保這一新用戶群的巨大份額轉向比特幣。

現在您已經瞭解了為什麼擴展比特幣很重要，並且瞭解了分析各種比特幣 L2 解決方案時需要考慮的幾個關鍵方面，我們可以開始討論一些關鍵協議。

-一覽當前的比特幣擴容方案類別📍

（1）底層技術🔻

在深入研究協議之前，我們可以快速瀏覽一下大多數比特幣擴容方案背後的關鍵底層技術。兩個主要進展是 2021 年的Taproot Upgrade和最近BitVM的討論。

1<Taproot🔻

Taproot是 2021 年對比特幣的軟分叉升級，其中包括三個不同的比特幣改進提案：BIP 340（Schnorr 簽名）、BIP 341（Taproot）和 BIP 342（Tapscript）

這些更新為比特幣帶來了更多的隱私性、可擴展性和可組合性。 Taproot 的兩個主要作用是允許在區塊的見證部分中進行高級腳本編寫，以及消除區塊的兩個部分之間的數據限制，即允許最多4MB的數據容量。

以下是 Taproot 及其各個組件的技術細分👇🏻➢BIP 340 - Schnorr簽名🔻 比特幣的一個重大進步是 Schnorr 簽名的引入。與之前用於密鑰生成和簽名驗證的 ECDSA 機制相比，這些簽名具有多種優勢。 密鑰聚合是其中的一項出色功能，允許多方將其密鑰合併為單個公鑰，並使他們能夠簽署單個消息。 Taproot 升級的這一組件增強了比特幣數字簽名的速度、安全性和效率。並且，Schnorr 簽名向後兼容比特幣現有的加密算法，這使得Taproot能夠作為軟分叉升級而不是硬分叉來實現

➢BIP 341 - Taproot🔻

BIP341對比特幣的腳本語言進行了更改，以適應 Schnorr 簽名。該提案還集成了兩個基本要素，以最大限度地發揮 Schnorr 的功能：MAST 和 P2TR。(需要註明，原報告中的BIP341部分有字節的小錯誤，將原本是BIP341的表述寫成了342)

MAST（“默克爾化替代語法樹”）隱藏了與交易相關的任何預置條件。未被使用的結果仍處於鏈外，從而增強隱私並減少交易數據大小。此更新通過最大限度地減少數據需求，顯著提高了比特幣的可擴展性。

P2TR（“Pay-to-Taproot”）引入了一種使用 Taproot 地址執行交易的新方法。它將早期 P2PK 和 P2SH 腳本的功能合併為新的腳本類型，增強了隱私性並改進了授權交易的機制。

此外，P2TR 確保所有Taproot輸出的一致性。由於密鑰聚合，公鑰的狀態永遠不會被披露。這極大地增強了比特幣區塊鏈上交易的隱私性。

➢BIP 342 - Tapscript🔻 Tapscript 是Taproot BIP套件的最後一個組件，它更新了比特幣的原始腳本語言，以支持 Schnorr 簽名、P2TR 和 Taproot 即時功能的其他基本編碼。 隨著時間的推移，Tapscript旨在促進進一步腳本更新的實施，簡化未來對比特幣基礎設施的支持。

2<Schnorr簽名🔻

Schnorr 簽名比比特幣中使用的傳統ECDSA簽名進行了多項改進。 Schnorr 簽名的一個關鍵特徵是簽名生成的線性性，與非線性的 ECDSA 簽名相比，它可以將多個簽名聚合為一個簽名。

這不僅使具有多個輸入的交易看起來像單個輸入的交易來增強隱私性，而且還通過減少區塊鏈上的數據量來提高可擴展性。 Schnorr 簽名提供了基於離散對數問題的可證明安全性，這是密碼學的基本概念，並且還利用了橢圓曲線密碼學。

由於涉及的數學更簡單，這種安全性比 ECDSA 更容易證明。此外，Schnorr簽名是不可延展的，這意味著如果沒有相應的私鑰，它們就無法更改，從而增強了其針對某些類型攻擊的安全性。

3<默克爾化抽象語法樹(MAST)🔻

MAST為如何使用比特幣提供了更復雜的條件，但同時增強了隱私。使用 MAST，各種輸出條件都包含在 Merkle 樹中，並且在交易時僅顯示相關分支。 這意味著未使用的輸出條件的詳細信息仍然是隱藏的，從而提高了隱私性。

MAST 對比特幣的功能進行了一些改進👇🏻

➢大型多重簽名結構🔻 當前的CHECKMULTISIG功能最多支持 20 個公鑰，擴展超出此數量會變得更復雜，並且可能很快超出比特幣的腳本大小和操作計數限制。 然而，利用MAST，可以簡化更多和複雜的多重簽名構造。

➢非共識強制數據的承諾🔻

MAST可以增強非共識強制數據（例如消息簽名密鑰）的提交方式。通常，提交此類數據需要使用 OP_RETURN，這需要更多的見證空間。而通過 MAST，這些數據可以集成為樹的分支，這可能不需要額外的見證空間或最多 32 字節。 此功能對於需要使用不用於支出的密鑰簽署消息的用戶特別有利，允許他們在不訪問其主要資金密鑰的情況下執行此操作。

4<BitVM🔻

BitVM 於2023 年 12月推出，主要目標是通過引入類似於以太坊EVM提供的智能合約功能來擴展比特幣網絡，但不需要對比特幣現有基礎設施進行重大更改。

BitVM協議類似於 Optimistic Rollups 和“Merkelize All The Things”（“MATT”）提案，即欺詐證據和挑戰-反應原語為基礎之上運作。

它旨在無需對比特幣現有共識規則進行任何修改即可運行。BitVM 的核心機制包括使用哈希鎖、時間鎖和跟多的主根樹結構，這些結構共同支持其操作框架，而不改變比特幣網絡的基本原理。

在該系統中，證明者聲稱特定函數將從給定輸入產生特定輸出。如果該聲明被證明是錯誤的，驗證者可以提供簡潔的欺詐證明來質疑和懲罰證明者。該機制允許直接在比特幣網絡上驗證任何可計算函數。工作流程🔻➢初始化：證明者將驗證函數轉換為布爾電路，然後使用邏輯門承諾驗證腳本將電路的所有邏輯操作轉換為GateScript。然後將此 GateScript 組織成 Merkle 樹以創建Taproot地址，也稱為承諾驗證地址。

➢交易：證明者發送比特幣交易，將指定數量的BTC存入Taproot地址，並公開zk證明數據和承諾數據。

➢驗證：驗證者檢查Taproot樹每個葉子中的Tapscript是否可以使用 zk 證明和承諾來解鎖。如果可以解鎖，他們會發出挑戰交易來懲罰證明者。

缺點🔻

BitVM目前還處於理論階段，在它得到全面實施之前還有很大差距。以下是其一些限制：

➢BitVM 主要在涉及證明者和驗證者的兩方系統中運行。這種結構限制了可以進行的交互和交易的類型，可能限制了需要多方協調的場景中更廣泛的採用和應用。

➢雖然交易的鏈上足跡被最小化，但在發生爭議的情況下，鏈上執行的要求可能在計算上昂貴且複雜。這可能會阻礙系統的可擴展性和效率，特別是在高負載或複雜的爭議場景下。

➢BitVM 只解決了比特幣上Layer 2執行結果的驗證，並沒有解決 L1 和 L2 之間 BTC 資產的跨鏈轉移問題。

5<BitVM 2🔻

為了解決原始 BitVM 實現的一些限制，團隊還構思了一個改進版本，稱為 BitVM 2。 它的目的是減少兩個預定方持續處於挑戰-響應狀態的需要，並使任何人都無需許可即可運行驗證程序。該解決方案仍然需要一次性設置，其中至少有 n 方中的 1 方是誠實的，但在程序運行時，任何人都可以質疑無效的證明，而不必成為初始組的一部分。

這允許多個驗證者同步質疑證明者的聲明，從而提高系統的穩健性。

從理論上講，這聽起來像是一個很大的改進，但考慮到 BitVM 的原始版本仍在開發中，可能需要一段時間才能完成足夠的研究和開發以在生產中使用 BitVM 2。

6<使用 BitVM 2進行無信任橋接🔻

BitVM可以作為增強當前比特幣安全性和效率的橋接解決方案 - 其中許多目前由中心化實體管理。

它可以實現目標鏈（例如Rollup）的輕客戶端，以準確驗證支持智能合約的鏈上的轉入和轉出等交易。

在BitVM中，存款由證明者和驗證者委員會管理。只要該委員會至少一名成員保持誠實，存款的安全就得到保證。

當用戶發起轉出請求時，當前的證明者會在鏈外檢查Rollup的狀態，如果驗證正確，則將BTC轉移給用戶。驗證員監控並確認此過程的準確性。

如果證明者行為不當，例如未能響應或將 BTC 發送到錯誤的地址，驗證者可以發起鏈上挑戰以阻止證明者訪問存款。

📍BitVM利用所謂的跨鏈輕客戶端——能夠確認其他區塊鏈狀態變化的程序。假定支持智能合約的側鏈將實現比特幣輕客戶端來驗證比特幣交易，反之亦然。比特幣腳本語言的表達能力限制阻止了輕客戶端作為鏈上程序實現。

相反，側鏈輕客戶端是通過BitVM實現的，其中涉及參與者通過預簽名的比特幣交易提前承諾該步驟。該程序在鏈外運行，通過挑戰-響應協議解決爭議以確定正確的結果。

（2）狀態通道🔻

1<閃電網絡🔻

閃電網絡由 Joseph Poon 和 Thaddeus Dryja 於 2016 年提出，旨在直接解決BTC區塊鏈的侷限性，主要是其可擴展性問題。

眾所周知，比特幣的交易容量有限，通常每秒 3-7 筆交易。考慮到日常交易的交易費用可能很高，再加上需要等待六個區塊的確認，很明顯，比特幣 L1 並不適合小額定期支付，這就是閃電網絡的用武之地。

閃電網絡由“支付通道”組成，這些通道實際上只是促進兩個用戶之間交易的多重簽名智能合約。參與者可以創建賬戶並存入資金，存入的金額設置通道的餘額，所有後續交易都在鏈外進行。

這意味著更高的吞吐量和更低的費用，因為用戶不必競爭區塊空間或等待 L1 共識來進行交易。

最終，一旦閃電網絡用戶決定通過支付渠道完成交易，他們可以選擇關閉該渠道。隨後，總結鏈下活動的聚合交易在比特幣網絡上進行鏈上結算。中間交易保持在鏈外，不會記錄在 L1 上，從而改善了交易隱私。

這樣，閃電網絡繼承了比特幣的安全性，併為用戶提供了更便宜、更私密的交易。該網絡的設計甚至允許參與者在沒有直接通道的情況下也可以發送資金，前提是網絡上存在通道連接路徑。

支付渠道🔻

➢充值：第一筆交易決定了通道的餘額，我們稱之為“充值交易”。該交易需要廣播到網絡並記錄在區塊鏈上，以表明通道是開放的。

➢更新：要更新通道中雙方的餘額，雙方需要手動交換籤名的“承諾交易”。這些交易本身是有效的，可以隨時發送到比特幣網絡，但雙方都會暫時保存在本地，不會廣播它們，除非準備好關閉通道。

這樣，通道中雙方的餘額狀態每秒可以改變數千次而不會出現問題。更新速度僅受雙方創建、簽署和發送承諾交易的速度限制。雙方每次交換新的承諾交易時，也會使通道之前的狀態失效； 因此，只有最新的承諾交易才能被“執行”。這樣設計的目的是為了防止一方欺騙另一方，向鏈上發送一個過時但有交易信息的狀態來關閉通道。

➢關閉：最終，通道可以通過以下兩種方式之一關閉

1）雙方同意通過向比特幣網絡發送關閉交易（也稱為“結算交易”）來關閉通道；

2）一方單方面關閉通道決定通過將最後的承諾交易發送到網絡來關閉它。這種機制可以防止一方可能無限期“鎖定”通道中另一方餘額的情況。

哈希時間鎖合約🔻

閃電通道交易的安全性和可信度通過哈希時間鎖合約（“HTLC”）來維護，確保交易安全且不需要各方之間的信任。 HTLC 允許各方根據條件進行有條件的資金轉移，在特定時間範圍內披露預先商定的哈希值。如果哈希值在截止日期之前沒有洩披露，資金將被退還給發送者。

侷限性🔻閃電網絡可以說在實現其目標方面表現良好，即提供一種廉價、快速且相對簡單的比特幣交易方式。儘管如此，還是有明顯的侷限性：

➢通道流動性：用戶需要向通道存入足夠的 BTC 才能辦理。這可能會限制閃電網絡的可用性，因為它可能不適合流動性有限或不頻繁交易的用戶。

➢缺乏智能合約：雖然閃電網絡對於比特幣轉賬確實有用，但它不支持其他類型的智能合約，並且不提供像許多以太坊 L2 那樣的功能。

2<RGB/RGB++🔻

RGB 是一種建立在比特幣之上的智能合約協議，自 2019 年以來一直在研究中。它的推出是為了在不影響核心協議的情況下在比特幣網絡上實施智能合約和代幣化，從而保持鏈下操作以維護效率和隱私。

智能合約運行在 LNP/BP 協會構建的專有圖靈完備虛擬機 (AluVM) 上，負責閃電網絡和比特幣的開發，並引領 RGB 的開發。

它可以被認為是L2，智能合約的數據和功能完全存儲在鏈下，並且對於不擁有該合約的其他方來說是私有的。

這些交易的零知識證明在 RGB上的驗證器之間共享，以進行客戶端驗證。客戶端驗證檢查交易是否有效，確保不存在雙重支出，並驗證用戶與這些智能合約交互的授權。

這與我們目前對區塊鏈智能合約的一般理解相對不同，即交易、合約代碼和數據都在鏈上可用。

🗝️這就是 RGB 協議允許隱私的方式，同時以去中心化為代價，因為所有 RGB 智能合約都有一個“所有者”，該“所有者”對誰可以與合約交互以及合約數據是否可以公開擁有完全的權利。功能性🔻

RGB在技術上理論上能夠支持類似於EVM上的DeFi操作。目前它支持同質化代幣、非同質化代幣、鏈上身份和域名的基本標準。它還能夠支持合約間交互。

目前，基於 RGB 的現有項目包括 DEX、NFT 市場、貨幣市場、橋樑和錢包等。然而，其中大多數仍處於測試或私人測試階段，因為 RGB 本身仍然是一項正在進行的工作。

技術架構🔻

每個 RGB 智能合約都以由智能合約發行方建立的創世狀態開始，並通過狀態轉換的有向無環圖（“DAG”）演變。這些轉換存儲為客戶端驗證的數據，這意味著它們不會記錄在區塊鏈上或閃電網絡交易/通道狀態中。該狀態與未使用的比特幣交易輸出（“UTXO”）相關聯，將其指定為一次性標記。

能夠花費相應交易輸出的實體被視為狀態的所有者並擁有修改相關智能合約狀態的權限。

🗝️而輸出交易和有關狀態轉換的附加額外交易數據的組合被稱為見證人。

單獨管理的RGB合約可以通過閃電網絡上的Bifrost協議進行交互，從而促進多方協調狀態更改。這種交互功能特別支持閃電網絡上的去中心化交易所（“DEX”）和類似應用程序等功能。

AluVM🔻AluVM 旨在提供一個輕量級、確定性的環境，用於執行圖靈完備的腳本，這些腳本管理資產發行、轉移以及其他與比特幣直接相關的自定義規則或業務邏輯。

它是作為 RGB 協議的一部分創建的，其中 AluVM 作為計算主幹，處理管理各種類型資產的智能合約的邏輯和執行，同時保持機密性和可擴展性。它在執行 RGB 客戶端驗證智能合約所需的客戶端驗證方面發揮著關鍵作用。

AluVM 與 BitVM對比🔻

AluVM 專門設計用於在RGB上運行，而不是直接在 BTC 上運行。為了促進與比特幣的交互，需要一個橋樑將比特幣轉換為RGB代幣。

為此提出的方法稱為 Radiant，涉及使用單獨的代幣（例如 Tether）作為抵押品。如果“封裝比特幣”的發行人在贖回期間未能兌現原始價值，他們將喪失抵押品。 返回值也可能因 RGB 使用過程中產生的任何收益或損失以及發行方收取的費用而有所不同。

相比之下，BitVM 直接與比特幣交互，無需橋樑、抵押品、單獨的代幣或發行人。參與者只需將比特幣存入包含特定程序的 BitVM 地址即可。該程序由雙方在鏈外運行，決定誰接收存入的比特幣。如果出現爭議，可以通過執行部分計算在鏈上強制執行正確的結果。

雖然 AluVM 和 BitVM 理論上都能夠運行任何可計算函數，但 AluVM 具有幾個實際優勢👇🏻➢它的開發時間較長，為開發人員提供了更好的工具，提供了各種易於使用的合約，並且不需要參與者之間相互問責。➢另一方面，BitVM 的主要優勢包括直接使用比特幣進行操作，並消除了與橋樑、抵押品和發行人相關的複雜性。

RGB協議技術限制🔻

雖然 RGB 協議具有顯著的優勢，但它也存在某些技術和可用性挑戰需要考慮。

➢數據可用性問題：用戶無法創建或獲取其交易歷史的證明。在在用戶使用簡單的客戶端界面的情況下，他們可能缺乏保留全面交易記錄的手段或基礎設施，從而使向對方提供交易證明的過程變得複雜。

➢P2P網絡依賴：RGB 交易擴展了比特幣的交易機制，並依賴於單獨的點對點網絡（在本例中為 Tor）進行分發。 這意味著當用戶執行交易時，他們必須進行交互，接收者需要發出確認。整個過程取決於與比特幣網絡截然不同的 P2P 網絡。

➢虛擬機和語言開發障礙 RGB智能合約是用Rust編寫的，Rust是一種相當知名的語言，但是RGB協議的虛擬機（主要是AluVM）相對較新，目前缺乏成熟的開發工具和已建立的代碼示例，這使得上手具有挑戰性新的開發商。

➢去中心化合約的挑戰 RGB尚未為無主或去中心化合約提供有效的交互機制，為促進多方交互帶來困難。

RGB++🔻

RGB++ 是 Nervos（CKB）最近於 2024 年 2 月提出的 RGB 的演進版本，旨在解決 RGB 協議的缺陷。這一新發展引起了人們對原始 RGB 協議的更多關注，使其在普通加密受眾中更加廣為人知。

RGB++ 通過引入同構綁定來增強 RGB 協議，將比特幣的UTXO與CKB Cell 直接連接起來。

這種集成有助於跟蹤 BTC 和 CKB 鏈上的狀態所有權和管理。這一改進允許所有交易在 CKB 鏈上進行驗證，從而簡化了客戶端驗證過程。它使用戶能夠僅使用 CKB 鏈獨立驗證交易，同時仍然提供利用本地比特幣交易歷史記錄進行驗證的選項。

RGB++ 交易過程利用鏈下計算來進行封裝並生成 CKB 交易，這些交易通過使用 OP_RETURN 嵌入的標準比特幣交易進行確認。這種方法確保了 BTC 和 CKB 系統上的交易完整性和所有權驗證。

在客戶端交互中，RGB++ 通過比特幣和 CKB 輕客戶端進行驗證，從而消除了對專用客戶端的需求，簡化了用戶參與並增強了可訪問性。該協議在管理共享狀態和非交互式傳輸、簡化多方操作以及減少接收者在傳輸過程中在線的必要性方面取得了進步。

RGB++ 通過 CKB 鏈增強了比特幣的功能，為執行復雜的合約和交易提供了圖靈完備的環境。它使用同構綁定進行代幣發行和轉移，提高隱私性、交易效率、安全性和審查阻力。

3<側鏈🔻

1）Stacks🔻

Stacks 協議最初設計的目的是擴展比特幣的功能，一開始並不打算成為 L2。因此它不是絕對的側鏈，Stacks是一個區塊鏈，充當比特幣智能合約的第二層。

它的初始（和當前）版本允許智能合約交易，在技術上比比特幣L1交易更快、更便宜。然而，只有當比特幣區塊達到最終確定性時才能實現最終確定性，即每個塊 10 分鐘，以及約 6 個確認。隨著即將到來的中本聰升級，這種情況將會發生變化，之後 Stacks 將更加類似於側鏈。

Stacks 鏈使用 $STX 代幣來激勵礦工並收取交易費用和依賴於一種新穎的轉移證明（“PoX”）共識機制。 STX代幣還可以進行“質押”以獲得以 BTC 計價的收益。 通過 PoX共識，Stacks 區塊鏈在比特幣 L1 上結算交易，使 Stacks 交易能夠受益於比特幣的安全性。

然而，鑑於 $STX 代幣一直是主要激勵機制，它並沒有完全繼承比特幣的安全性。儘管如此，隨著即將到來的升級，比特幣安全性和 Stacks 之間的關係也將得到加強。

功能性🔻

Stacks 上的智能合約是用 Clarity 編寫的，Clarity 是一種為比特幣智能合約創建的專用語言，並在 Clarity VM 上運行。 Clarity VM 將支持一系列類似於 EVM 的智能合約功能，包括 DeFi 協議、NFT 市場、遊戲和 DAO。 Stacks 團隊還計劃在未來引入對 Clarity WASM 的支持，這將使 Stacks 上的智能合約可以用 Rust 和 Solidity 編寫。

技術架構🔻➢中本聰升級：該升級是即將推出的硬分叉，旨在通過增加交易吞吐量和確保更接近的比特幣最終性來增強網絡性能。

這次升級將使其更接近比特幣“L2”網絡的定義，通過將多個 Stacks 區塊壓縮到一個比特幣區塊中，以便更快地確認Stacks 交易，使用 $sBTC （與 BTC 掛鉤的 Stacks 代幣）而不是 $STX 作為其原生貨幣，並將每個 Stacks 區塊的數據進行哈希處理並存儲在比特幣 UTXO 交易中（使用 OP_RETURN）

➢傳輸證明（“PoX”）：傳輸證明（“PoX”）是 Stacks 區塊鏈使用的共識機制，旨在利用比特幣的安全性。 PoX 涉及參與者花費比特幣來保護網絡並分發新的 Stacks ($STX) 代幣。這種機制將 Stacks 的安全性與比特幣更加緊密地聯繫在一起。

侷限性🔻➢Stacks 協議最初設計的目的是擴展比特幣的功能，一開始並不打算成為第 2 層。它的初始（和當前）版本允許比特幣的智能合約功能，雖然 Stacks 交易在技術上比比特幣交易更快、更便宜，但只有當比特幣區塊達到最終確定性時才能實現最終確定性，即每個塊 10 分鐘，大約 6 個確認。

➢在目前的狀態下，它也沒有繼承太多的比特幣安全性，而是使用自己的原生 $STX 代幣作為網絡上的經濟安全性。然而，正如我們上面強調的，這種情況將隨著即將到來的中本升級而改變。

2）BounceBit🔻

BounceBit 是一種權益證明 EVM 第 1 層區塊鏈，它利用橋接比特幣及其原生代幣 $BB 作為質押所需的資產。每個驗證者節點沒有最低權益或代幣比例。 BounceBit在 BounceBit上使用 wBTC 和 BTCB 等橋接比特幣資產，目前在BounceBit主網上線後，將支持 MultiBit、Polyhedra 和 LayerZero 等第三方橋接器在這些平臺之間轉移資產。

📍值得注意的是，這些封裝版本的 BTC 目前相對中心化，可能對網絡安全構成潛在風險。

BounceBit使用 CometBFT 來實現網絡共識，這是 Tendermint Core 的一個分支，它實現了拜占庭容錯，只要不超過三分之一的機器出現故障，就可以實現安全性。 這種共識模型已被Cosmos、Evmos 和 Celestia 等其他實時協議廣泛採用和使用，使其成為相對經過考驗且可靠的選擇。

功能性🔻

除了作為功能齊全的 EVM 之外，BounceBit 還允許用戶在 BounceBit 協議上再抵押其封裝的 BTC 代幣，以從其共享安全客戶端獲得收益。這是迄今為止僅在以比特幣重新質押為主的協議 Babylon 中看到的功能。技術架構🔻

用戶通過CeFi將 BTC、ETH、USDT等各種代幣及其橋接形式（如 wBTC 和 BTCB）存入 BounceBit 協議。然後，這些代幣將轉換為 BounceBit 鏈的相應形式，例如 BBTC、BUSDT 和 BETH 等山寨幣。

一旦進入 BounceBit 生態系統，這些資產就有資格進行質押，並轉化為BB或BBTC代幣。質押資產由參與共識過程的網絡驗證器節點管理。

通過稱為流動質押的過程，這些資產可以重新質押，從而產生新的面額——stBB 和 stBBTC。然後，這些重新抵押的資產能夠與各種共享安全客戶端（SSC）交互，例如橋接器、去中心化應用程序（DApp）、預言機和側鏈。

📍BounceBit 是唯一也嘗試通過其平臺進行比特幣再抵押的比特幣擴容協議之一，旨在通過CeFi和DeFi方法為 BTC 持有者提供收益。

從功能上講，BounceBit中的SSC類似於EigenLayer 上的 AVS，其中收益產生的代幣會重新分配給在這些平臺上抵押LSD代幣的用戶。

侷限性🔻

值得注意的是，BounceBit 不應該被歸類為比特幣側鏈，而且從技術上講，根據我們的定義，它也不應該被歸類為第 2 層，因為它不會將交易數據發佈回比特幣主網。

這一功能在其他協議中也有體現，例如Merlin Chain，將交易的零知識證明集成到比特幣的 Taproot 腳本中，或者將其區塊的哈希值存儲在比特幣區塊空間中，如 Stacks。

這意味著 BounceBit 本身並不具備與比特幣相關的經濟安全功能。

4<ZK-rollups🔻

1）梅林鏈🔻

Merlin是比特幣上基於 zk-rollup 的擴展解決方案，它使用 Polygon CDK 作為其底層 zkEVM 基礎設施。

零知識證明生成目前集中並外包給第三方 zk-RaaS 提供商 Lumoz，但未來，隨著 Lumoz 主網的推出，Merlin Chain 將連接到 Lumoz 的去中心化 ZK 計算網絡。

Merlin 還利用 BitVM 為其比特幣鏈上欺詐證明機制提供支持，Merlin 上的 ZK 交易證明通過Tapleaf腳本發佈到比特幣主網上並永久存儲，儘管所有項目都使用 BitVM，但該方案仍在開發中。

功能性🔻

Merlin 運行 Type 2 zkEVM，這使其完全等同於以太坊。狀態轉換也可以通過電路來表示，並批量生成可公開驗證的 zk 證明。然而，證明生成時間可能很慢，這是所有L2 zkEVM的弱點。

梅林技術架構🔻

➢zkProver🔻 Merlin 技術架構的核心是 zkProver，它是負責生成零知識證明的關鍵組件。這些證明驗證交易，同時保持底層數據的私密性。

zkProver 與網絡節點和數據庫交互操作，檢索必要的交易數據，例如 Merkle 根和哈希值，然後使用這些數據生成可驗證的交易證明。這些證明隨後返回給節點，確保交易過程的完整性和隱私性。

進一步支持 zkProver 操作的是強大的有限狀態機 (FSM) 系統。該系統具有一個主 FSM 和多個輔助 FSM，每個輔助 FSM 專門處理證明生成的各個方面，包括二進制操作、內存管理和加密功能。這種模塊化設計提高了證明生成的效率，同時也保證了高度的準確性和安全性。

此外，Merlin 的架構使用兩種編程語言：zkASM和PIL。 zkASM專為將指令直接映射到 FSM 而定製，從而促進精確高效的事務處理。另一方面，PIL 用於以多項式恆等式的形式表達計算，這對於驗證 FSM 內狀態轉換的正確性至關重要。

去中心化預言機網絡🔻

為了確保從 Merlin 鏈到比特幣的數據可靠發佈，Merlin 旨在運行一個去中心化的預言機網絡，預言機運營商將 BTC質押在網絡上，並允許其他方（驗證者）根據公共交易數據檢查和驗證證明。

Merlin 上的排序器節點收集並批處理交易，而 zkProver 生成必要的證明。同時，原始交易數據、默克爾樹、比特幣狀態和其他相關數據被組合成一個全面的證明，並與預言機網絡相協調。

侷限性🔻

在當前的版本中，由於比特幣無法存儲這種格式的數據，並且Celestia還無法與 Polygon 的 zkEVM 一起操作，因此原始交易數據目前存儲在中心化的結算層上，但去中心化的數據可用性是團隊正在努力的方向。

Merlin 目前還在運行一個多籤橋，用於在Merlin鏈和比特幣之間轉移資產。比特幣的錢包通過MPC由團隊和託管主體控制的多個地址進行管理，目前這些合約中鎖定了價值12億美元的#BTC

2）Citrea🔻

Citrea 是使用 RISC Zero構建的zkEVM。它可兼容EVM，並利用基於zk-STARKs的可擴展且無需信任的證明系統。

與 Merlin 類似，它也利用 BitVM 對其zk-proofs進行鏈上欺詐證明機制，並使用 BitVM 設計了一個去中心化的輕客戶端橋。

📍與其他比特幣 ZK 擴容解決方案相比，這種額外的複雜性導致 Citrea 在主網啟動方面略微落後。功能性🔻

Citrea具有實現其他執行環境的潛力，例如WASM 或 Solana VM。這是團隊有意做出的選擇，以實現更大的兼容性，因此選擇 RISC Zero 作為其基礎層，即通用 zkVM。

技術架構🔻

➢區塊生產：與其他區塊鏈中使用驗證者或礦工不同，在 Citrea 中，生成區塊的角色由 排序器負責。Citrea中的排序器不需要其他人對其生成的區塊進行驗證。

這是因為每個區塊都經過零知識證明過程，作為一種無需信任的驗證機制，可確保區塊的完整性和真實性。

排序器使用其本地內存池接收塊，並負責排序和發佈它們。利用 BitVM 的防欺詐機制、強制交易機制和鏈上數據可用性，可以防止定序器挪用或凍結用戶資金。 為了提高系統的穩健性並降低審查風險，Citrea 正在開發一種允許多個排序器生成並即刻確定區塊的解決方案。

這種多排序器的方法最大限度地減少了用戶對強制交易的比特幣回退機制的依賴，並確保沒有單個排序器可以操縱交易排序，僅在確認下一個比特幣區塊之前保證交易順序。

未來，Citrea計劃實施多排序器網絡，以減少排序過程中的信任假設，旨在實現交易排序近乎即時的最終結果，同時保持最低的數據發佈成本。證明生成🔻

Citrea使用名為 RISC Zero的基於 STARK 的遞歸 zkVM 為網絡生成兩種證明：

➢批量證明：每隔幾個比特幣區塊定期生成這些證明。 Citrea 的電路掃描比特幣區塊中的批次根，驗證相應的 L2 批次並輸出關鍵數據，例如狀態差異、初始和最新狀態根以及掃描區塊的哈希值。然後該輸出被記錄在比特幣中。

➢輕客戶端證明：這些證明專為輕量級和無需信任的節點而設計，可遞歸驗證批量證明，提供整個彙總歷史記錄的全面視圖。通過處理一系列批量證明及其相關的比特幣區塊頭，該電路確保了狀態根在整個彙總歷史中的連續性和準確性。

🔺執行證明：該過程將預狀態和新批次輸入到Citrea 電路中，以驗證和計算狀態轉換，確保每個狀態更改的完整性。

🔺區塊空間證明：Citrea 的一個新概念，涉及掃描比特幣區塊以提取和驗證 Citrea 批量證明和狀態根，確保其準確性和真實性。

通過將這些過程合併到單個電路中進行批量證明，Citrea 允許全節點驗證狀態轉換。輕客戶端證明使任何有權訪問比特幣區塊頭或點對點網絡的用戶都可以不可信地驗證彙總的整個歷史記錄。

Citrea 與 BitVM 的信任最小化橋🔻

Citrea 的輕客戶端證明使用 BitVM 在比特幣內進行驗證，通過採用多驗證器設置來增強轉入和轉出交易的安全性。

在該系統中，節點處理交易，同時多個驗證者監督和檢查任何無效活動。只要這些驗證者中至少有一個保持誠實，錨定的安全性就能得到保證，這比依賴多數共識的傳統橋模型有顯著進步。

👇🏻BitVM 合約負責驗證幾個關鍵方面：➢遞歸合併的輕客戶端證明包括存款和取款根。➢比特幣區塊頭證明，展示最新的塊頭和前一個區塊頭的 Merkle 樹，類似於 ZeroSync 中使用的那些。

➢比特幣 SPV證明證實所有提款均由運營商承擔財務責任。為了優化效率並最小化比特幣上的程序大小，Citrea 的驗證邏輯被封裝在兩個 Groth16 電路中，BitVM 程序作為單個 Groth16 驗證器運行，並預先配置了電路的驗證密鑰。

這種雙向掛鉤架構旨在實現信任最小化，目前正在密集開發中。該系統不需要更改比特幣網絡，但可能需要調整操作碼，以在 Citrea 上結算交易時實現完全的去信任化。

-展望與結束語📍

隨著比特幣表現力的不斷發展，以及穩定幣、交易市場、質押和再質押以及永續合約等 DeFi的出現，比特幣 L2 解決方案的重要性將繼續增長。

正如我們之前強調的，比特幣的交易費用明顯高於過去幾年，而其區塊空間則繼續變得更加繁忙。

在比特幣 L2 生態系統的早期階段，像閃電網絡這樣的狀態通道可能是唯一接近廣泛接受的“真正的 L2”定義的協議。

然而，這些在用戶工具和功能方面具有明顯的侷限性。新一波項目也即將到來，但尚未到達最後階段。

🗝️使用 BitVM 的 zkEVM rollups似乎是目前最有前景的。儘管如此，大多數尚未接近完全生產水平，特別是考慮到 BitVM 仍處於開發階段。

一個潛在的理想解決方案可能是比特幣協議添加本地操作碼來驗證零知識證明，目前包括 ZeroSync（也在 BitVM 背後）在內的團隊正在研究這一點。

這可能會允許未來在比特幣上進行可驗證的 zk-rollups。比特幣可擴展性解決方案即將迎來激動人心的時刻，預計未來幾個月將有大量發展。

本報告英文原版 ：X@BinanceResearch

翻譯：廣場 @SJCrypto X@sjbtc9