Kasplex L2：一種基於 Kaspa 的輕量級 Rollup 解決方案

引言

隨着區塊鏈技術的發展，可擴展性和可編程性仍然是關鍵挑戰，尤其是對於採用 UTXO 模型的區塊鏈。Kaspa 作爲一個利用 BlockDAG 結構的一層公共區塊鏈，實現了高吞吐量，但缺乏原生智能合約功能，這是其他 UTXO 系統（如比特幣）也面臨的限制。爲了解決這一問題，Kaspa 生態開發了 Kasplex L2，一種通過基於 Rollup 架構來實現與以太坊虛擬機（EVM）兼容智能合約的二層解決方案。

在本文中，我們將從安全與研究機構的視角，對 Kasplex L2 進行技術分析。我們的目標是可觀評估其設計、技術實現及其對 UTXO 區塊鏈的影響。我們將探討 Kasplex L2 的工作原理，將其與比特幣的 Inscriptions（如 BRC-20）進行對比，並討論其優點與局限性。此分析旨在爲 UTXO 模型區塊鏈的可擴展性解決方案提供更廣泛的討論參考。

了解 Kaspa 一級鏈：高吞吐量的 UTXO 區塊鏈

Kaspa 是一個採用 BlockDAG 結構的一級區塊鏈，允許多個區塊並行產生。該設計由 GHOSTDAG 協議驅動，使 Kaspa 實現了10 BPS的高吞吐量。與基於帳戶的區塊鏈（如以太坊）不同，Kaspa 使用 UTXO 模型，交易通過消耗未花費輸出並創建新輸出來進行驗證，從而保證了高效的驗證過程。

雖然這種架構在支付場景中表現出色，但它在可編程性方面存在挑戰。UTXO 模型天生是無狀態的，缺乏維護持久狀態或執行復雜計算的能力——這些正是智能合約所需的關鍵功能。因此，Kaspa 的功能僅限於簡單的轉帳，這也促使了二層解決方案的發展，以擴展其能力。

Kasplex L2：用於智能合約執行的基於 Rollup

Kaspa 生態探索了三種二層（L2）方案：Sparkle、Igra L2 和 Kasplex L2。Sparkle 仍處於理論階段，Igra L2 仍處於開發階段。我們的分析重點放在 Kasplex L2 上，因爲它是迄今爲止最接近成熟的實現。

Kasplex L2 是一種基於 Rollup 的二層擴展解決方案，它依賴於一級鏈進行交易排序和數據可用性，同時將計算負載轉移到二層。在這種設計中，Kaspa 的一級鏈負責確定交易的標準順序並確保其數據公開可查，而 Kasplex L2 則執行 EVM 字節碼以實現智能合約功能。

技術設計與工作流程

Kasplex L2 的核心機制是在 Kaspa 一級鏈交易的負載中嵌入 EVM 字節碼。其流程可分爲以下幾步：

交易提交：用戶向 Kaspa 一級鏈提交交易，其中負載包含 EVM 字節碼。例如，負載可能編碼一個對 HelloWorld() 智能合約函數的調用。

一級鏈排序：Kaspa 的 BlockDAG 在其 DAG 結構內對交易進行排序，提供一個確定性的交易序列。

二層執行：Kasplex L2 作爲索引器運行，掃描一級鏈上的帶負載交易，提取 EVM 字節碼，按照指定順序執行它，並更新其狀態。無效或衝突的交易（例如試圖雙重支付的交易）將被丟棄。

交易提交機制

Kasplex L2 支持兩種交易提交方式，各有不同的影響：

規範提交（Canonical Submission）：交易通過 Kaspa 兼容錢包直接提交到L1，這種方式無需中繼節點，符合區塊鏈系統的去中心化原則。

代理提交（Proxied Submission）：交易通過中繼器（Relayer）提交，以兼容像 MetaMask 這樣的 EVM 工具。中繼者將交易轉發到 Kaspa L1，確保其被記錄後再由L2 處理。這種方式以用戶便利性爲優先，但引入了對中繼者的依賴。

代理提交機制通過要求所有二層交易都必須錨定在 L1 鏈上，從而保證了原子性。如果某個交易在 L2 上產生但尚未在一級鏈上有記錄，中繼者會將其提交到 L1 鏈進行確認。此設計防止了繞過 L1 鏈共識的“原生”的 L2 交易，避免了潛在的安全風險。下圖說明了兩種提交路徑：

規範路徑：錢包 → Kaspa L1 → Kasplex L2

代理路徑：MetaMask → 中繼器 → Kaspa L1 → Kasplex L2

您可能會注意到，交易實際上是先在 L1 上完成，然後才由 L2 索引器進行解讀。這正是 Kasplex L2 的工作原理：L1 先最終確定數據，隨後 L2 才讀取該交易並更新狀態。

與比特幣 Inscriptions 的比較

爲了更好地理解 Kasplex L2，將其與比特幣 Inscriptions（特別是 BRC-20）進行對比非常有幫助。兩者都旨在通過利用 L1進行數據存儲和排序，來擴展 UTXO 模型區塊鏈的功能，但在實現方式和目標上存在差異。

相似點

L1中嵌入數據：Kasplex L2 和 BRC-20 都將在一級鏈交易中嵌入數據。BRC-20 使用比特幣的 Tapscript（由 SegWit 升級啓用）存儲代幣元數據，通常通過“提交（commit，數據哈希）→揭示（reveal，數據本身）→花費（spend，代幣轉移）”三步流程實現。Kasplex L2 則將 EVM 字節碼嵌入到 Kaspa L1交易的負載中，實現了類似的 L2操作錨定。

L1作爲可信數據來源：在兩種情況下，L1都提供了操作的排序。BRC-20 依賴比特幣區塊鏈爲代幣轉移排序，而 Kasplex L2 則使用 Kaspa 的 BlockDAG 爲智能合約執行排序。

對索引器的依賴：兩者都依賴鏈下索引器進行處理。BRC-20 的索引器解析比特幣交易以跟蹤代幣餘額，而 Kasplex L2 的索引器則執行 EVM 字節碼以維護智能合約狀態。

差異點

實現效率：BRC-20 的三步流程是對比特幣僵化協議的變通，而 Kasplex L2 得益於 Kaspa 更具合作性的L1，能夠在單筆交易負載中嵌入數據，從而減少了復雜性和系統開銷。

性能考量：比特幣的吞吐量約爲每秒 7 筆交易，平均每 10 分鍾生成一個區塊，使得 Inscriptions 過程既緩慢又昂貴。Kaspa 的 10 BPS 升級則提供了顯著的性能優勢，使 Kasplex L2 能夠更高效地處理更大規模的交易。

範圍與功能：BRC-20 主要聚焦於代幣發行和轉移，而 Kasplex L2 支持完整的 EVM 兼容性，允許運行諸如 DeFi 協議或 NFT 市場等復雜智能合約。

協議靈活性：比特幣的設計強調不可篡改性，迫使 L2 解決方案必須繞開其限制。Kaspa 盡管同樣採用 UTXO 模型，但其 L1 設計更爲靈活，能夠與 Kasplex 等 L2 解決方案實現更緊密的集成。

這一比較凸顯了一個關鍵見解：盡管兩者在利用 L1 進行數據存儲和排序的理念上相似，但 Kasplex L2 利用 Kaspa 的架構優勢，實現了比銘文更高的效率和更廣泛的功能。

評估 Kasplex L2：優點與局限

從技術研究的角度來看，Kasplex L2 展示了以下幾方面的顯著優點和局限。

優點

功能擴展：Kasplex L2 通過支持與 EVM 兼容的智能合約，成功擴展了 Kaspa 的能力，使其能夠承載去中心化應用和代幣化等在一級鏈上無法實現的用例。

高效利用 L1：Kasplex L2 借助 Kaspa 的 BlockDAG 實現交易排序和數據可用性，將二層的計算負擔降至最低，僅專注於執行層面。這種設計與 Kaspa 的高吞吐架構高度契合。

公開可驗證性：由於所有交易都記錄在 L1 上，Kasplex L2 上智能合約的執行可以通過按標準順序重新運行 EVM 字節碼來獨立驗證，從而保證了透明度。

局限與風險

索引器信任問題：L2 索引器在執行字節碼和維護狀態方面承擔關鍵角色，但存在索引器惡意行爲的風險，例如在對外提供的 Merkle 根的同時，私下維護僞造的狀態。解決這個問題需要建立去中心化的索引器網路，並引入經濟激勵或懲罰機制。

重組挑戰：Kaspa 的 BlockDAG 雖然高效，但因並行出塊機制可能導致近期區塊的重組。這會迫使L2回滾並重新執行交易，增加了系統復雜性，同時在L2產生一定的零確認雙花風險。

對 UTXO 模型區塊鏈的啓示

Kasplex L2 爲 UTXO 模型區塊鏈的可編程性擴展提供了一個案例研究，對比特幣等系統具有借鑑意義。Kaspa 和比特幣在智能合約支持方面都受限於 UTXO 設計，但 Kaspa 更高的吞吐量和更靈活的L1架構，爲L2解決方案營造了更有利的環境。

對於比特幣而言，Kasplex L2 的設計提出了以下可探索方向：

中繼器集成：代理提交機制展示了如何將 EVM 工具與 UTXO 區塊鏈集成，這一理念可應用於比特幣的 BitVM 等二層方案。

基於索引器的執行：利用索引器在鏈下執行計算並將數據錨定在 L1 上的方式，與比特幣 Inscriptions 模型相契合，或可啓發新的可編程性擴展思路。

從研究角度看，Kasplex L2 是一次有價值的實驗，它展示了 UTXO 區塊鏈在吞吐量和協議靈活性方面的差異，對 L2 解決方案的可行性產生了何種影響。其研究成果可爲整個區塊鏈生態中，尤其是那些以去中心化和安全性爲優先而非原生可編程性的系統提供設計參考。

結論

Kasplex L2 是一種技術上可靠的基於 Rollup 的實現，通過利用 Kaspa 的L1進行交易排序和數據可用性，實現了對 EVM 兼容智能合約的支持。我們的分析突出了其在利用 Kaspa 高吞吐量 BlockDAG 方面的效率，以及通過 EVM 兼容性擴展功能的能力。我們認爲 Kasplex L2 對於 UTXO 模型區塊鏈的L2解決方案研究具有實用的貢獻。與比特幣 Inscriptions 的比較揭示了兩者在共用原理上的相似性，以及 L1 設計對 L2 可行性的影響。對於研究人員和開發者而言，Kasplex L2 提供了一個觀察可擴展性、可編程性與去中心化在區塊鏈系統中交匯的視角。

參考

Kasplex Github. [Online]. Available:

Kaspa Research, “On the Design of Based zk-Rollups over Kaspa’s UTXO-Based DAG Consensus,” 2024. [Online]. Available:

特別鳴謝我們 BitsLab 的研究員 @ZorrotChen，感謝你爲本文做出的貢獻！