分形比特幣——由Unisat支持的比特幣原生擴容方案

2023 年中，隨着 Ordinals 協議和 BRC-20 標準的興起，比特幣生態湧現巨大的財富機會，吸引了衆多開發者和投資者對比特幣生態系統的關注，因此，用戶友好的資產管理工具和交易市場變得至關重要，專注於比特幣生態的Unisat 得以大火。Unisat 是一款基於瀏覽器的錢包，專注於 Ordinals 協議和 BRC-20 標準。憑藉先發優勢，Unisat 已經佔領了巨大市場份額。 雖然在上一輪的銘文潮中比特幣生態帶來了無數財富，但比特幣區塊鏈的交互體驗並不友好，當時戲稱一條鏈到底技術行不行就看能不能抵抗住銘文的“攻擊”。用戶體驗反饋除了慢就是貴，爲了能及時打到比特幣上面的銘文大家都被迫學習如何修改默認Gas，只有這樣交易才能被更早的上鏈。爲了解決交易緩慢和高費用的問題，Unisat 旗下的分形比特幣（Fractal Bitcoin）應運而生。

基於比特幣主鏈的原生擴容方案分形（Fractal）是數學中的一個概念，用來描述具有自相似性質的復雜幾何形狀。自相似性意味着一個形狀的某個部分的結構與整體的結構相似，即無論從哪個尺度觀察，形狀的特徵都保持一致。分形結構可以在自然界中廣泛找到，例如雪花、海岸線、山脈、樹木和雷電路徑等。

可以理解爲：分形是一種特殊的幾何形狀，它的特點是無論你把它放大多少倍，它的形狀都一樣，就像是一個無限重復的圖案。 而分形比特幣（Fractal Bitcoin）就是通過使用 BTC 核心代碼在 BTC 主鏈上遞歸創建無限擴展層，提高交易處理能力和速度，同時保持與現有比特幣生態系統的完全兼容。Fractal Bitcoin 在 BTC 主鏈之上創建多個擴展層，形成樹狀遞歸結構。這種結構允許每一層以“分叉模式”進一步擴展，從而提高網路的並行處理能力。

項目的亮點和實現過程可以看到目前官方介紹中，Fractal的主要亮點有5個：原生、快速、動態擴展、一致性、簡單的跨鏈。

• 原生：Fractal Bitcoin 基於 BTC 核心代碼開發的遞歸擴展——不依賴任何外部結構——確保了一致且無限的擴展，同時支持當前的基礎設施（例如錢包）。- 快速：Fractal網路上的區塊確認時間約爲30秒，其交易處理能力是BTC主鏈的20倍。- 動態擴展：鏈上交互可以根據需求變化進行動態擴展或縮減，Fractal 充當動態的“區塊空間負載均衡器”，可以根據網路擁堵情況自動調整擴展層數。這使得在比特幣區塊鏈上實現互聯網規模的應用成爲可能。- 一致性：由於每一層與主鏈自我復制的一致性，鏈上共識得以保持。任何層的交易/哈希值都可以追溯到比特幣鏈上的源頭，無需擔心分叉或分片的風險。- 簡易：由於各層之間的一致性，資產可以直接在層與層之間轉移，而無需額外的中繼。 既要保持和比特幣主鏈的一致性，又要提高處理效率，Fractal Bitcoin 具體是怎麼實現的？

多層擴展機制Fractal 利用遞歸擴展層的巧妙設計來提高 BTC 交易的吞吐量。基於 BTC 主鏈之上創建了多個層級的擴展層，形成一個樹狀的遞歸結構。這種結構允許每一層都能進一步擴展的“分叉模式”，增加整個網路的並行處理能力。

當主鏈上的交易量增加時，Fractal 會自動將一部分交易分流到上層。每一層都能獨立處理交易，而且可以根據網路需求動態地增加或減少擴展層的數量。在高峯期，它可以快速創建新的層級來應對突增的交易量，這種動態擴展能力使得網路能夠靈活應對不同的負載情況，充分利用網路資源。

Cadence MiningFractal 採用與比特幣相同的 PoW 共識機制，BTC 礦工可以用當前的 ASIC、GPU 和其他已有的硬件無縫轉換到 Fractal 區塊挖礦。同時爲了拓展參與挖礦用戶的多樣性，Fractal 提出合並挖礦機制 Cadence Mining（節奏挖礦），將無許可挖礦（Permissionless mining）和 合並挖礦（Merge mining）兩種挖礦模式相結合，以每 3 個區塊爲一個週期，其中 2 個區塊通過無許可挖礦產生，1 個區塊通過合並挖礦產生。

簡單解釋一下兩種挖礦方式：無許可挖礦允許任何擁有合適工具和硬件的人開採 Fractal 區塊，類似於 BTC 的開採方式；而合並挖礦專門針對 BTC 礦工，允許礦工同時挖掘 BTC 區塊和 Fractal 區塊而不需要佔額外的算力。

重新應用 OP_CATFractal Bitcoin 重新應用了 OP_CAT，這是 BTC 早期禁用的一個操作碼。OP_CAT 允許將兩個字符串連接在一起，一個使用 OP_CAT 的腳本可以將 1 字節的值擴展爲超過 1 TB 的數據，這種可以產生巨大數據的能力可能被攻擊者用來進行 DoS 攻擊，導致節點崩潰或網絡擁塞。由於在早期版本中尚未對 OP_CAT 的攻擊性出現有效的限制機制，所以 OP_CAT 一直被禁用，直到 Tapscript 通過將堆棧元素的大小限制在 520 字節內，才有效解決這個問題。

如今的 OP_CAT 操作碼成爲開發者的有力工具，開發者更容易地處理大整數，增強 BTC 的腳本能力。重新使用 OP_CAT 爲 BTC 生態帶來更多開發可能，鏈上應用、智能合約等更多樣的鏈上採用可能性得以在 BTC 主鏈落地生根。

小結Bioniq 首席執行官 Bob Bodily 分享了他對 Fractal Bitcoin 的看法：

• Fractal Bitcoin 是一條比特幣側鏈：這是因爲它有自己的礦工和節點、自己的代幣、自己的工作量證明，並且與 BTC 完全獨立。與其他 BTC 側鏈相比，Fractal Bitcoin 結合了多條 BTC 側鏈的優點。- 有限的智能合約：Fractal Bitcoin 並沒有增加新的操作碼來增強智能合約功能，也沒有增加虛擬機，而是通過重新啓用 OP_CAT 來增加類似智能合約的功能。- 比特幣橋缺乏創新：官方文檔提到基於 MPC 的橋接，它本質上依賴於與多重籤名相同的信任假設。 對此，Unisat創始人兼首席執行官Lorenzo評論稱，Fractal在實現智能合約和跨鏈橋方面正在快速進步。在智能合約方面，Fractal在測試網重置期間引入了OP_CAT，並計劃從9月1日開始在主網上啓用它。這是在Unisat和sCrypt團隊的支持下增強比特幣腳本功能的第一步。開發人員可以在GitHub上探索啓用OP_CAT後的潛在編程能力。關於跨鏈橋，將資產從比特幣主網轉移到Fractal的3-5種方法正在開發中，包括傳統方法和創新方法。

Unisat團隊在“銘文潮”爆發前就一直專注在比特幣生態的建設，build 在無人問津處，現在比特幣生態沉寂時依然選擇繼續探索，可見該團隊的長期理念。不管是從項目理念還是實現機制上看，Fractal Bitcoin 確實以有創意的機制來實現 BTC 的原生拓展。未來的廣泛採用、安全性的長期驗證以及與現有的 BTC 生態的整合完善都還需要經歷不斷地自我迭代和持續的時間檢驗，Unisat 團隊和他們的產品能否帶來新的“比特熱”讓我們拭目以待。