比特幣Layer 2中的財富密碼

作者：Mohamed Fouda，Medium；編譯：鄧通，金色財經

比特幣現貨 ETF 主導了過去幾周的討論。 一切塵埃落定後，社區的注意力又回到了比特幣的开發上。 這意味着要回答一個永恆的問題：“如何提高比特幣的可編程性？”

比特幣 L2 是目前這個問題最有希望的答案。 本文將比特幣 L2 與L1進行了比較，並討論了一些最有前途的比特幣 L2 項目。 然後，本文討論了與比特幣 L2 相關的有趣的創業機會。

捍衛無需許可的比特幣

由於許多投資者現在可以通過受監管的產品獲得比特幣敞口，因此他們可以在槓杆交易、抵押貸款等衆多 TradFi 產品中使用 BTC。但是，這些產品並不使用原生 BTC。 相反，他們使用由發行者控制的 BTC 的 TradeFi ，而原生 BTC 由托管人鎖定。 隨着時間的推移，TradeFi BTC 可能成爲持有和使用 BTC 的主要方式，將其從去中心化的無需許可的資產轉變爲華爾街控制的另一種資產。 比特幣原生的免許可產品是抵抗舊金融體系捕獲比特幣的唯一出路。

構建比特幣原生產品

L1應用

人們曾多次嘗試在 L1 上實現附加功能。 這些努力的重點是利用比特幣交易的能力來攜帶任意數據。 這些任意數據可用於實現附加功能，例如發行和轉移資產以及 NFT。 然而，這些功能並不是作爲比特幣協議的一部分構建的，而是需要額外的軟件來解釋這些數據字段並對其進行操作。

這些努力包括 Colored Coins、Omni Protocol、Counterparty 以及最近的 Ordinals。 Omni 最初用於在比特幣 L1 上發行和轉移 Tether (USDT)，然後擴展到其他鏈。 Counterparty 是比特幣郵票和 SRC-20 代幣的底層技術。 Ordinals 目前是使用銘文在比特幣上發行 NFT 和 BRC-20 代幣的事實上的標准。

Ordinals 自推出以來取得了巨大成功，產生的費用超過 2 億美元。 盡管取得了成功，但Ordinals僅限於資產發行和轉讓。 Ordinals不能用於在 L1 上實現應用程序。 由於比特幣原生編程語言 Bitcoin Script 的限制，更復雜的應用程序（例如 AMM 和借貸）幾乎不可能構建。

BitVM

BitVM 是擴展比特幣 L1 功能的一項獨特努力。 這個概念建立在 Taproot 升級到比特幣的基礎上。 BitVM 的概念是通過鏈下執行程序來擴展比特幣的功能，並確保可以通過欺詐證明在鏈上對執行提出質疑。 盡管 BitVM 似乎可以用於在鏈下實現任意邏輯，但實際上，在 L1 上執行欺詐證明的成本隨着鏈下程序的大小而快速增長。 這個問題限制了 BitVM 對特定問題的適用性，例如信任最小化的 BTC 橋接器。 許多即將推出的比特幣 L2 利用 BitVM 進行橋接實現。

BitVM 操作簡化圖

Sidechains

解決比特幣有限可編程性的另一種方法是利用側鏈。 側鏈是完全可編程的獨立區塊鏈，例如與 EVM 兼容，試圖與比特幣社區保持一致並爲該社區提供服務。 Rootstock、Blocksteam 的 Liquid 和 Stacks V1 都是這些側鏈的例子。

比特幣側鏈已經存在多年，但在吸引比特幣用戶方面總體上取得了有限的成功。 例如，Liquid 橋接至側鏈的 BTC 不足 4500 個。 然而，一些構建在這些鏈之上的 DeFi 應用已經取得了一些成功。 例如 Rootstock 上的 Sovryn 和 Stacks 上的 Alex。

比特幣L2

比特幣 L2 正在成爲構建基於比特幣的無需許可應用程序的焦點。 它們可以提供與側鏈相同的優勢，但具有源自比特幣基礎層的安全保證。 關於什么才是比特幣 L2 的真正代表一直存在爭論。 在本文中，我們避免了這種爭論，而是討論了如何使 L2 與 L1 充分耦合的主要考慮因素，並討論了一些有前途的 L2 項目。

比特幣 L2 要求

L1 的安全性

比特幣 L2 最重要的要求是從 L1 的安全性中獲得其安全性。 比特幣是最安全的鏈，用戶期望安全性擴展到 L2。 例如，閃電網絡已經是這種情況。

這就是側鏈被分類的原因，它們有自己的安全性。 例如，Stacks V1 的安全性依賴於 STX 代幣。

這種安全要求在實際中很難達到。 爲了讓 L1 保護 L2 的安全，L1 需要能夠執行某些計算來驗證 L2 的行爲。 例如，以太坊 rollup 從 L1 獲得安全性，因爲以太坊 L1 可以驗證零知識證明（zk rollup）或驗證欺詐證明（optimistic rollup）。 比特幣基礎層目前缺乏執行上述任一操作的計算能力。 有人建議向比特幣添加新的操作碼，以允許基礎層驗證Rollup提交的 ZKP。 此外，BitVM 等提案試圖在不改變 L1 的情況下實現欺詐證明。 BitVM 面臨的挑战是欺詐證明的成本可能非常高（數百個 L1 交易），限制了其實際應用。

L2 實現 L1 級安全性的另一個要求是 L1 擁有 L2 事務的不可變記錄。 這稱爲數據可用性 (DA) 要求。 它允許僅監視 L1 鏈的觀察者驗證 L2 狀態。 通過銘文，可以將 L2 TX 的記錄嵌入到比特幣 L1 中。 然而，這產生了另一個問題，即可擴展性。 由於每 10 分鐘 4MB 的區塊時間限制，比特幣 L1 的數據吞吐量限制爲約 1.1 KB/s。 即使 L2 事務被高度壓縮到大約 10 字節/tx，假設所有 L1 事務都用於存儲 L2 數據，L1 也只能支持約 100 tx/秒的組合 L2 吞吐量。

來自 L1 的信任最小化橋接

在以太坊 L2 中，與 L2 的橋接由 L1 控制。 橋接到 L2，又名轉入，實際上意味着將資產鎖定在 L1 上，並在 L2 上鑄造該資產的副本。 在以太坊中，這是通過 L2 本機橋智能合約實現的。 該智能合約存儲橋接至 L2 的所有資產。 智能合約的安全性源自 L1 驗證器。 這使得到 L2 的橋接變得安全且信任最小化。

在比特幣中，不可能有由整套 L1 礦工保護的橋。 相反，最好的選擇是擁有一個存儲 L2 資產的多重籤名錢包。 因此，L2 橋的安全性取決於多重籤名的安全性，即籤名者的數量、他們的身份以及轉入掛鉤和轉出掛鉤操作的安全性。 提高 L2 橋接安全性的一種方法是使用多個多重籤名，而不是使用單個多重籤名來保存所有 L2 橋接資產。 這方面的例子包括 TBTC，其中多重籤名者必須提供抵押品，如果作弊，抵押品可能會被削減。 同樣，擬議的 BitVM 橋要求多重籤名者提供安全保證。 然而，在這種多重籤名中，任何籤名者都可以發起轉出掛鉤交易。 轉出掛鉤交互受到 BitVM 欺詐證明的保護。 如果籤名者實施惡意行爲，其他籤名者（驗證者）可以在 L1 上提交欺詐證明，從而導致惡意籤名者被罰沒。

比特幣 L2 圖景

比特幣L2項目總結對比

Chainway

Chainway 正在比特幣之上構建 zk rollup。 Chainway rollup 使用比特幣 L1 作爲 DA 層來存儲 rollup 的 ZKP 和狀態差異。 此外，rollup利用證明遞歸，以便每個新證明都會聚合在前一個 L1 塊上發布的證明。 該證明還聚合了“強制交易”，這些交易是在 L1 上廣播的 L2 相關交易，以強制將其包含在 L2 上。 這種設計有幾個優點。

強制事務保證rollup定序器無法審查 L2 事務，並賦予用戶通過在 L1 上廣播這些 TX 來包含這些 TX 的權力。

使用證明遞歸意味着每個塊的證明者必須驗證先前的證明。 這創建了一條信任鏈並保證無效證明不會包含在 L1 中。

Chainway團隊還討論了使用BitVM來保證證明驗證和轉入/轉出交易的正確執行。 使用 BitVM 驗證橋接交易可以減少橋接多重籤名對誠實少數派的信任假設。

Botanix

Botanix 正在爲比特幣構建 EVM L2。 爲了提高與比特幣的一致性，Botanix L2使用比特幣作爲PoS資產來達成共識。 L2 驗證器從 L2 上執行的交易中賺取費用。 此外，L2 使用銘文將所有 L2 交易的 Merkle 樹根存儲在 L1 上。 這爲 L2 事務提供了部分安全性，因爲 L2 事務日志無法更改，但不能保證這些事務的 DA。

Botanix 通過稱爲 Spiderchain 的去中心化多重籤名系統網絡處理來自 L1 的橋接。 多重籤名的籤名者是從一組協調者中隨機選擇的。 Orchestrator 將用戶資金鎖定在 L1 上，並籤署一份證明，在 L2 上鑄造等量的 BTC。 指揮者需交納保證金才有資格擔任此角色。 如果出現惡意行爲，保證金將被大幅削減。

Botanix 已經推出了公共測試網，主網計劃於 2024 年上半年推出。

Bison Network

Bison 的比特幣 L2 採用主權rollup風格。 Bison 使用 STARK 實現 zk rollup，並使用 Ordinals 將 L2 TX 數據和生成的 ZKP 存儲到 L1。 由於比特幣無法在 L1 上驗證這些證明，因此驗證工作將委托給在其設備中驗證 ZKP 的用戶。

對於與 L2 之間的 BTC 橋接，Bison 使用 Discreet Log 合約 (DLC)。 DLC 由 L1 保護，但依賴於外部預言機。 該預言機讀取 L2 狀態並將信息傳遞給比特幣 L1。 如果這個預言機是中心化的，預言機就可以惡意花費L1上鎖定的資產。 因此，對於 Bison 最終轉向去中心化 DLC 預言機來說非常重要。

Bison 計劃支持基於 Rust 的 zkVM。 目前，Bison OS 實現了許多合約，例如 Token 合約，可以使用 Bison 證明者進行證明。

Stacks V2

Stacks 是最早專注於擴展比特幣可編程性的項目之一。 Stacks 正在進行改造，以更好地與比特幣 L1 保持一致。 本討論重點關注即將推出的 Stacks V2，預計將於 2024 年 4 月在主網上發布。Stacks V2 實現了兩個新概念，這些概念正在改進與 L1 的一致性。 第一個版本是 Nakamoto 版本，更新了 Stacks 共識以遵循比特幣區塊和最終性。 第二個是改進的 BTC 橋接，稱爲 sBTC。

在 Nakamoto 的發布中，Stacks 中的區塊是由在 L1 上承諾 BTC 債券的礦工开採的。 當 Stacks 礦工創建一個區塊時，這些區塊將錨定在比特幣 L1 中，並接收來自 L1 PoW 礦工的確認。 當一個區塊收到 150 個 L1 確認時，該區塊被視爲最終區塊，並且在不分叉比特幣 L1 的情況下無法分叉。 此時，开採該區塊的 Stacks 礦工將獲得 STX 獎勵，並且他們的 BTC 債券將分配給網絡 Stackers。 這樣，任何超過 150 個區塊（約 1 天）的 Stacks 區塊都依賴於比特幣 L1 安全性。 對於較新的區塊（< 150 個確認），只有 70% 的 Stackers 支持分叉時，Stacks 鏈才能分叉。

Stacks 的另一個升級是 sBTC，它提供了一種更安全的方式將 BTC 橋接到 Stacks。 爲了將資產橋接到 Stacks，用戶將其 BTC 存入由 L2 Stackers 控制的 L1 地址。 當存款交易被確認後，sBTC 將在 L2 上鑄造。 爲了確保橋接BTC的安全，Stackers必須在STX中鎖定超過橋接BTC價值的債券。 堆棧器還負責執行來自 L2 的轉出請求。 轉出掛鉤請求作爲 L1 交易進行廣播。 確認後，Stackers 在 L2 上銷毀 sBTC，並協作籤署 L1 tx，在 L1 上釋放用戶的 BTC。 對於這項工作，Stackers 獲得了之前討論過的礦工保證金獎勵。 這種機制稱爲轉移證明（PoX）。

Stacks 與比特幣保持一致，要求許多重要的 L2 交易（例如礦工 PoX 債券、掛鉤交易）作爲 L1 執行。 這一要求確實提高了橋接 BTC 的一致性和安全性，但由於 L1 的波動性和高額費用，可能會導致用戶體驗下降。 總體而言，升級後的 Stacks 設計解決了 V1 中的許多問題，但仍然存在一些弱點。 這包括使用 STX 作爲 L2 和 L2 DA 中的原生資產，即 L1 上僅提供交易和智能合約代碼的哈希值。

BOB

Bulid-on-Bitcoin (BOB) 是一種旨在與比特幣保持一致的以太坊 L2。 BOB 作爲以太坊上的 Optimistic rollup 運行，並使用 EVM 執行環境來實施智能合約。

BOB 最初接受不同類型的橋接 BTC（WBTC、TBTC V2），但計劃將來採用使用 BitVM 的更安全的雙向橋接。

爲了與其他也支持 WBTC 和 TBTC 的以太坊 L2 區分开來，BOB 正在構建允許用戶直接與 BOB 的比特幣 L1 進行交互的功能。 BOB SDK 提供了一個智能合約庫，允許用戶在比特幣 L1 上籤署交易。 這些交易在 L1 上的執行由比特幣輕客戶端監控。 輕客戶端將比特幣區塊的哈希值添加到 BOB，以允許簡單驗證 (SPV)，即提交的交易已在 L1 上執行並包含在區塊中。 另一個功能是獨立的 zkVM，它允許开發人員爲比特幣 L1 編寫 Rust 應用程序。 正確執行的證明可以在 BOB rollup 上進行驗證。

BOB 目前的設計更適合描述爲側鏈，而不是比特幣 L2。 這主要是因爲BOB的安全性依賴於以太坊L1，而不是比特幣的安全性。

Bulid-on-Bitcoin (BOB) 是一種旨在與比特幣保持一致的以太坊 L2。 BOB 作爲以太坊上的 Optimistic rollup 運行，並使用 EVM 執行環境來實施智能合約。

BOB 最初接受不同類型的橋接 BTC（WBTC、TBTC V2），但計劃將來採用使用 BitVM 的更安全的雙向橋接。

爲了與其他也支持 WBTC 和 TBTC 的以太坊 L2 區分开來，BOB 正在構建允許用戶直接與 BOB 的比特幣 L1 進行交互的功能。 BOB SDK 提供了一個智能合約庫，允許用戶在比特幣 L1 上籤署交易。 這些交易在 L1 上的執行由比特幣輕客戶端監控。 輕客戶端將比特幣區塊的哈希值添加到 BOB，以允許簡單驗證 (SPV)，即提交的交易已在 L1 上執行並包含在區塊中。 另一個功能是獨立的 zkVM，它允許开發人員爲比特幣 L1 編寫 Rust 應用程序。 正確執行的證明可以在 BOB rollup 上進行驗證。

BOB 目前的設計更適合描述爲側鏈，而不是比特幣 L2。 這主要是因爲BOB的安全性依賴於以太坊L1，而不是比特幣的安全性。

SatoshiVM

SatoshiVM 是另一個計劃推出 zkEVM 比特幣 L2 的項目。 隨着一月初測試網的推出，該項目突然出現。 該項目的技術細節很少，也不清楚該項目背後的开發人員是誰。 SatoshiVM 的少數技術文檔指出，使用比特幣 L1 進行 DA，通過支持在 L1 上廣播交易的能力來抵抗審查，並使用 BitVM 式的欺詐證明來驗證 L2 ZKP。

鑑於其匿名性，該項目存在很多爭議。 一些調查顯示該項目與 Bool Network 有聯系，Bool Network 是一個較舊的比特幣 L2 項目。

比特幣 L2 範式中的創業機會

比特幣 L2 的空間帶來了一些創業機會。 撇开爲比特幣構建最好的 L2 的明顯機會不談，還有其他幾個創業機會。

Bitcoin DA Layer

許多即將推出的 L2 旨在增強與 L1 的一致性。 一種方法是將 L1 用於 DA。 然而，考慮到比特幣區塊大小的嚴格限制以及 L1 區塊之間的長延遲，L1 將無法存儲所有 L2 交易。 這爲比特幣特定的 DA 層創造了機會。 現有網絡（例如 Celestia）可以擴展以填補這一空白。 然而，創建依賴於比特幣安全或 BTC 抵押品的鏈下 DA 解決方案可以改善與比特幣生態系統的一致性。

MEV提取

除了使用比特幣 L1 進行 DA 之外，一些 L2 可能會選擇將 L2 交易排序委托給 BTC 綁定的排序器，甚至委托給 L1 礦工。 這意味着任何 MEV 提取都將委托給這些實體。 鑑於比特幣礦工不具備完成這項任務的能力，對於像 Flashbot 這樣專注於比特幣 L2 的 MEV 提取和私人訂單流的公司來說，這是一個機會。 MEV 提取通常與所使用的虛擬機密切相關，並且鑑於比特幣 L2 沒有商定的虛擬機，該領域可能存在多個參與者。 每個都專注於不同的比特幣 L2。

比特幣收益工具

比特幣 L2 需要使用 BTC 抵押品來選擇驗證者、DA 安全性和其他功能。 這爲持有和使用比特幣創造了收益機會。 目前，有一些工具可以提供這樣的機會。 例如，Babylon 允許質押 BTC 來保護其他鏈的安全。 隨着比特幣 L2 生態系統的蓬勃發展，聚合 BTC 原生收益機會的平台面臨着巨大的機會。