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未花費的交易輸出(UTXO) 研究報告:橋樑的現狀
隨著我們進入比特幣發展的新時代,對於大多數人來說,很難理解L2辯論的微妙之處,更難以理解與之相關的一些技術術語。側鏈,rollups,順序器,多重簽名,ZKP….在本報告中,我們將嘗試通過概述比特幣L2的未花費的交易輸出(UTXO)理論,並回答以下問題,來闡明這些概念:
目錄:
質疑橋樑的必要性
比特幣橋的當前狀態
理解解決技術難題和發展可持續用戶群之間的摩擦。
比特幣橋的未來狀態(BitVM和其他)
比特幣Rollups和橋接創新的論文
要點摘要:
質疑橋樑的必要性
當我們談論比特幣的擴展時,同樣的問題不可避免地會提醒我們挑戰的規模。其中,關於比特幣基礎層是否應該擴展的問題在區塊大小戰爭期間早已得到解答:比特幣將不得不在層面上擴展。
然而,層是一個異質的群體,存在許多不同的機制來構建它們。
將比特幣規模化的最古老和最簡單的方法之一是側鏈。但從技術上講,側鏈並不是比特幣的真正“層”,因為它們經常缺乏使用戶可以無條件退出的單向退出組件,即與基礎層具有相同的無信任假設。這就是為什麼在隔離見證推出後的許多年裡,比特幣社區將大量精力集中在構建閃電網絡(一種真正依賴比特幣安全性來為用戶提供單向退出選項的L2)上,而不是側鏈。
在用戶加入側鏈的單子中,他們首先必須執行我們所謂的“peg-in”交易(或“peg-out”以退出)- 基本上是將他們的比特幣發送到由側鏈操作員控制的地址。保障這一機制的稱為橋接。
橋接如此棘手的原因在於它們通常依賴於一個多重簽名錢包來持有所有側鏈的資金,並且在下單以進行提款時,用戶必須相信多重簽名中的大多數將合作接受它。例如,20家公司組成一個橋接合約,需要至少12家(可以更少或更多)公司確認提款交易。出於明顯的原因,這從未是一個優化的安全模型,並且極大地激勵公司(或個人)可能串通並竊取用戶資金。
在那段時間中,出現了一些有趣的側鏈設計的例子,例如Liquid(公司聯盟)和RSK(合併挖礦的側鏈),但它們從未真正成功地擴展。
在我們繼續之前,讓我們添加一些來自那些花費了最多時間思考的研究人員的定義——比特幣層。
側鏈 是一種存在於比特幣資產中以增加更多功能的L1。L1在技術架構上是獨立的,但通常作為更廣泛的比特幣生態系統的子集存在。側鏈通常會將比特幣橋接納入它們的共識機制中,或者通過合併挖礦或費用共享來使比特幣礦工參與共識。
Rollup 是 *一個模塊化區塊鏈,它使用父區塊鏈來實現數據可用性。區塊鏈存儲其狀態根和足夠的交易數據,以從父區塊鏈中的起源重建區塊鏈的狀態。 *彙總是 L2。
雙向 pegs 是 促進在比特幣層或替代 L1 上鑄造和銷燬比特幣支持代幣的 s。 這些 s 也被稱為橋樑。
所以,如果橋接設計已經存在很長時間,而且它們並沒有產生很多動力,那麼我們現在為什麼需要它們呢?
儘管Lightining在很長一段時間內主導了L2領域,但2023年見證了一個新的IDEA的出現,這個IDEA將挑戰這種主導地位:BitVM。簡而言之,BitVM可以使比特幣更具可編程性,這可能會導致新的L2設計的出現,例如rollups。這些新設計都依賴於側鏈的一個老朋友:允許用戶從基礎鏈到側鏈的橋接機制。然而,BitVM的承諾依賴於一個IDEA,即我們可以通過引入一種挑戰機制來懲罰聯邦中的不誠實參與者,從而使橋接比傳統側鏈更加分散。
因此,在比特幣上進行的rollups不會完全無需信任,但能夠最小化信任。您仍然需要依賴一個誠實的參與者(我們將在本報告的後面深入討論細節)來退出鏈(rollup),但考慮到潛在的擴展性和可編程性優勢,這是許多用戶可能會感到舒適的一種權衡。
BitVM(和Robin Linus)實質上覆興了比特幣橋接的想法,併為其帶來了更多的合法性,作為擴展比特幣的一種方式。 橋接設計現在已經成為每次擴展討論的一部分,並且有幾家比特幣公司現在完全致力於研究改進它們的創新方法。
既然我們已經看到了為什麼橋接作為一種合法的比特幣擴容方式重新迴歸,有人仍然可以爭辯說,由BitVM支持的rollups將遭受之前提到的Liquid或RSK一樣的命運——非常有限的用戶群體。雖然這可能是真的,但以太坊上rollups的成功表明用戶有很強的需求,投資者也有很大的興趣。
下面的截圖是從龍頭以太Rollups分析平臺L2Beat上取得的,顯示以太上的前十個Rollups已經成功積累了近400億美元的橋接資產。Arbitrum、Base(Coinbase)和Optimism的市場份額合計超過了71%。此外,僅在過去一年中,以太在Rollups中鎖定的金額從610萬美元增加到了1310萬美元,增長了114%。
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事實上,rollups 對比特幣的影響要比它們對以太坊的影響更大。 如果我們假設以太的 rollup 利用率相同(為10.4%),並將兩個網絡的規模視為2024年7月的規模——以太為3830億美元,比特幣為1.276萬億美元——我們可以簡單地計算出比特幣 rollup 的總可尋址市場約為1330億美元。儘管這個數字令人印象深刻,但有人甚至可以說比特幣將需要比以太更大的規模,因為它有望成為所有經濟應用的結算網絡,因此rollups 的潛力甚至可能變得更大。
看到這一潛力,大量開發者的關注重新回到了比特幣,併為該領域注入了真正的復興活力。預計比特幣用戶將有興趣為他們的持有帶來更多的效用(收益),在2023年底和2024年初,側鏈以全新的力量回歸。超過70個項目推出,承諾在技術可用後去中心化他們的橋接設計,而其他人則創造了創新的橋接設計。
**無橋接元.**儘管本研究的重點不在此,但有必要提到,L2空間中的許多項目正在嘗試在不需要複雜橋接的情況下擴展比特幣。這些協議將在比特幣的可擴展性競賽中發揮重要作用,因為它們為不願做出某些權衡的用戶提供了有價值的替代方案。
Arch: Arch網絡採用創新的方法在比特幣的第1層上進行狀態管理,通過獨特的“狀態鏈接”過程利用序數。狀態更改在單個交易中提交,降低費用並確保原子01928374656574839201。Arch旨在在不必要犧牲自我託管的情況下增加可編程性,使比特幣用戶能夠開發和與去中心化應用進行交互,而無需承擔額外的信任假設。其新穎的架構包括兩個部分的01928374656574839201平臺:Arch zkVM和Arch去中心化驗證者網絡。
證畢: QED通過使用zk-PARTH解決了區塊鏈的根本擴容問題,zk-PARTH是一種新的狀態模型,可以實現大規模並行交易證明和區塊生成。這使QED能夠擴展到每秒數百萬次交易,同時通過數學證明保證安全性。
RGB++: 即使在比特幣第一層提供了本地圖靈完備能力,RGB++ 協議並不是 BitVM。它既不依賴於任何新的 OP 代碼,也不需要硬分叉或軟分叉,而是直接在第一層提供了可編程性。它也不是以太坊虛擬機(EVM)或 rollup,並且不需要橋接。RGB++ 協議將額外的數據作為額外的程序邏輯附加到原始的比特幣未花費的交易輸出(UTXO)上。單個比特幣未花費的交易輸出(UTXO)與鏈下數據單元(或所謂的圖靈完備的未花費的交易輸出(UTXO))相關聯。通過將每個鏈上未花費的交易輸出(UTXO)與鏈下數據和額外的執行邏輯連接起來,儘管受到未花費的交易輸出(UTXO)的約束,但在原始未花費的交易輸出(UTXO)轉讓或使用時,鏈下未花費的交易輸出(UTXO)也會轉移。這允許從一個未花費的交易輸出(UTXO)向另一個未花費的交易輸出(UTXO)傳輸附加的位或資產,執行並有效地偽造了一個具有鏈下狀態轉移的鏈下交易。
比特幣橋的當前狀態
既然我們已經確認,新的橋接設計對於比特幣作為結算網絡的革命價值可以是巨大的,那麼讓我們深入探討比特幣橋接的現行格局、架構、優化和不同變體。
讓我們看看幾種不同的L2/側鏈設計,以及團隊如何思考如何減輕與其橋接機制相關的某些折衷方案。
簡而言之,我們可以確定四種不同類型的橋接設計:
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理解解決技術挑戰和發展可持續用戶群之間的摩擦。
對於2024年的比特幣建設者來說,在比特幣L2範式的背景下,只有兩個選項是有意義的:
特別是採用社區護城河的方法,權衡很簡單:在中線上犧牲去中心化以換取在短線上的總鎖定價值(TVL)和穩固的用戶基礎。雖然這種方法可能會受到比特幣極客的批評,但它反映了一種以商業為先的思維,這種思維在許多項目中常常缺乏,儘管這些項目在技術上可能更為出色,最終卻以失敗告終。執行力就是一切。
這些不同的方法是為什麼最近在比特幣L2的智力辯論上面非常困難的原因。人們傾向於混淆試圖解決一個技術問題的公司與試圖解決一個用戶獲取問題的公司的目標。這些公司有根本不同的市場推廣策略,因此它們將使用根本不同的方法來說服用戶,他們確實是最好的比特幣L2(或者是第一個)。
正如比特幣層的Janusz所說,“並非每個比特幣層都是平等的”,大多數人傾向於拋棄選擇專注於更快的市場推廣側鏈方法的公司,同時欽佩BitVM/ZKP研究人員所做的複雜工作。
(如果您不理解為什麼側鏈和rollups的方法不同,請參考本文開頭對側鏈和rollups的定義。)
雖然我們可以理解比特幣極客的觀點,但我認為從自由市場的角度來看,這是一個基本錯誤。雖然技術方法可能更具有智力上的吸引力,並且擁有真正去中心化的L2的前景令人興奮,但實際用戶往往有不同的優先事項。
雖然這個頻譜可以幫助我們瞭解公司所做的權衡,但最終,用戶將自行決定如何優先考慮用戶體驗、低費用、快速結算和協議安全。
當你看到當前的加密市場狀況時,很難說技術優先的方法是否能與像Solana這樣的協議的傳播力競爭。全世界有多少人知道Solana,相比之下有多少人甚至聽說過rollup這個詞?
在未花費的交易輸出(UTXO)處,我們相信通過rollups和側鏈都可以捕捉到價值,特別是如果側鏈能夠實現其分散化的承諾。儘管在歷史上其他鏈並非如此,但我們相信一旦技術可靠並且可用,比特幣用戶期望最小化信任的解決方案成為標準,而不僅僅是協議偏好。
A) 點(BOB): BOB 點數已經是這一策略在比特幣領域中迄今為止最成功的一次迭代。BOB Fusion 是 BOB 的官方積分計劃,用戶可以根據他們在 BOB 主網上的鏈上活動獲取 BOB 激活(積分)。
B) Eco first (Botanix): 選擇在其側鏈發佈代幣,Botanix的做法是迄今為止我們見過的最聰明的做法之一。Botanix選擇了先應用的方式,但讓構建在Botanix之上的項目發光發熱。通過與Botanix合作,生態項目將從一開始就獲得來自總鎖定價值(TVL)的支持,投機者唯一能夠參與Botanix發佈的方式將是投資其生態應用。眾所周知,擁有真正和穩定的用戶群體實際使用應用程序是L2長期生存的唯一途徑,而Botanix正在採取激進的方式來確保這一點。
C)**研究(Bitlayer):**作為空間中技術最先進的團隊之一,Bitlayer的關鍵差異點之一是他們的研究優先方法,這在僅限於rollup項目之外是罕見的。從BitVM的早期階段開始,Bitlayer團隊就積極推動我們對這個想法的共同理解,併發布了一些廣泛的研究論文。此外,團隊正在積極探索改進當前BitVM設計的新方法,並且一旦他們的研究成果實現,很可能被認為是空間中最具創新力的L2團隊之一。
比特幣橋的未來狀態(BitVM和其他橋接器)
當我們看橋接設計時,很明顯最分散的設計將採用 BitVM 的各種變體進行開發。實際上,BitVM 不是一個可以在比特幣 rollups 的背景下僅僅提到就能理解的單一實體。一些團隊正在競爭性地(並且是協同的)對 Robin Linus 的最初提案進行適應。
理解這些BitVM變體之間的主要區別在於一些關鍵參數:
來自Snarknado白皮書:
儘管在橋接層面進行了所有這些創新,但人們無法將橋接與其基礎分開,就rollups而言,基礎必須來自rollup設計本身的幾個關鍵選擇。對於BitVM橋接的所有安全性和信任最小化,為了公平地比較側鏈和rollups,我們必須“dans leur ensembles”(以它們整體的方式)進行比較。
團隊將不得不努力應對的偉大選擇之一是數據可用性(DA):
確保數據可用性只有兩種方法:直接發佈到比特幣或發佈到其他地方。對於比特幣的rollups來說,根據定義,人們會期望數據可用性始終發佈到比特幣上。然而,這是一個代價高昂的選擇,會對用戶的交易成本和rollup團隊的淨利潤能力產生負面影響。為了應對這個問題,一些團隊選擇以更便宜的交易和更高的可擴展性來換取真實的安全性收益。
DA困境:
再一次,為了用戶體驗而犧牲安全可能被比特幣支持者視為罪惡,但我們已經看到,在側鏈或某些以太rollups的情況下,一些用戶可能更喜歡這樣做。
從這個意義上講,DA困境並不是技術挑戰,而是社會挑戰。是的,在比特幣上發佈DA是被認為是真正的比特幣L2的唯一方式,但如果唯一具有用戶的Rollups是沒有比特幣DA的Rollups,那又有什麼意義呢?
在繼續之前,再介紹一些定義:
Optimium: Optimium是一種樂觀的Rollup,它將交易數據存儲在鏈上。這確保了可用性和安全性,但與鏈下選項相比增加了成本並降低了可擴展性。然而,用戶無需信任第三方數據提供商。
**Validium:**Validium是一種樂觀的rollup變體,它將交易數據存儲在鏈下。這種方法可以實現高可擴展性和低成本,但是如果沒有鏈上備份,可能會存在潛在的數據審查或不可用性問題。用戶必須相信數據提供者是誠實和有韌性的。
從這種情況中產生的一個有趣的投資機會是開發一個與比特幣有著密切關係的潛在DA層——比特幣的天空之城。雖然我們還沒有達到那裡,但探索不同的方法來減輕rollups的共識失敗是未花費的交易輸出(UTXO)的一個重要關注領域,並在某種程度上影響了我們決定投資Jeremy Rubin(比特幣Core開發者,BIP-119作者)的CHAR。
儘管LN試圖通過點對點的方式解決可擴展性問題,導致流動性問題,但rollups將交易執行從鏈上轉移到鏈下 — 但目前的架構使得使用比特幣作為DA層成本高昂。所有s最終將利用中心化解決方案來改善用戶體驗,在這一點上很難說出哪種折衷更糟。
展望未來,Citrea計劃推出自願,這是一種平衡鏈上安全性和鏈下成本效率的混合模型。這使得應用程序可以根據其特定需求選擇數據存儲方法。這是我們以前從未見過的,對於比特幣rollups的DA困境來說,這值得更多關注。
**比特幣作為DA層的其他挑戰。**瞭解這個問題的最佳方法是閱讀關於比特幣作為DA層的最新銀河研究報告。然而,我們希望花更多時間解決的一個具體挑戰是區塊空間需求和費率動態的問題。
在SOTB_2中,這個研究系列的第二部分,我們將深入探討不同操作碼的激活如何影響比特幣rollups的效率和去中心化。與此同時,我們可以給讀者留下以下的IDEA:
治理討論總是很困難的,但我確實相信,在涉及比特幣 rollups 時,更多的討論是有必要的。在我看來,這是一個典型的雞生蛋問題:我們希望通過重新激活 OP_CAT 來實現 rollups 的擴展併為比特幣帶來新的功能。現在唯一的方法就是通過重新激活 OP_CAT,但 OP_CAT 使得其他並非 rollups 所必需的東西成為可能,同時在驗證零知識證明時效率低下。
我們應該先證明對樂觀的rollups的需求,而不是首先激活一個專用的op_code來優化它們嗎?還是應該先激活OP_CAT來證明對rollups的需求,儘管有它們效率低下的風險,這可能會讓用戶遠離它們?我們對這個問題沒有答案,但我們只能希望rollup團隊能在年底前想出一個答案。與此同時,其他契約提案,如LNHANCE(包括CTV)或TX_HASH可以幫助01928374656574839201在rollups之外擴展。
比特幣 Rollups和橋接創新的論文
在這個新的比特幣 L2 場景中,側鏈和 rollups 之間的競爭將會非常激烈。正如我們所概述的,空間內的一個常見誤解是,側鏈不夠有趣,因為它們比 L2 更加集中,而 rollups 只是一種新形式的側鏈。
對於側鏈來說,看漲的情況是,將以太坊虛擬機(EVM)兼容性引入比特幣生態將引發DeFi活動的復甦,從而為尋求收益機會的比特幣持有者帶來活力。提醒一下,根據DeFillama的數據,目前有超過$9.3十億被鎖定在WBTC幣中。如果比特幣希望作為經濟活動的結算鏈獲得成功,將這些活動重新引入更多比特幣本地解決方案至關重要。此外,我們相信新的側鏈設計帶來的創新可以幫助緩解困擾先前設計的一些中心化問題。優化和加強的橋接設計都具有有趣的價值主張,足以說服足夠多的用戶和機構參與這些生態。
在談到比特幣側鏈時,我們必須記住它們的主要目標仍然是去中介的經濟活動,而不是對等現金的抗審查性。因此,這些網絡中的參與者將有不同的優先事項,經濟激勵將是首要的。
對於rollups來說,BitVM的創新可以使它們與實際的比特幣L2s非常接近,在其設計的核心是最小化信任。當然,在比特幣上進行rollups將面臨大量挑戰,但它們是真正秉持比特幣密碼朋克精神而建立的。利用零知識證明的團隊代表了比特幣增加可擴展性並保護隱私和加密安全的寶貴機會。
批評家很難看到這些創新的價值的原因是我們所說的“低費率偏見”。多年來,比特幣費用一直人為地很低,因為它的採用受到投機和使用鏈下交易所結算交易的影響。然而,一旦費用對大多數用戶來說變得難以承受,這種偏見將迅速消失。這時恐慌將來臨,基礎鏈的限制將開始變得明顯。當這一刻到來時,我們預計側鏈和rollups將成為用戶紛紛湧向出口的立即成功。
在他的作品《橋接競賽開始了。朋友們,一路順風》中,比特幣 Layers 的 Janusz 準確地指出,側鏈和 rollups 現在正在進行一場競賽——爭奪比特幣錢包中或山寨協議中存放的所有可獲取資本的統治權。
側鏈的上升只是項目試圖搶佔比特幣未來幾年可能成為最大主題的結果。伴隨著數以十億計的資金尋求在最安全和最大的數字資產——比特幣中找到有吸引力的機會的新主題。
革命是混亂的、混亂的,而且從定義上講,它往往會讓最不經意的人感到驚訝。比特幣的L2革命也是如此。也許很難理解一切發生的事情,然而,這場革命的方向從未如此清晰。我們正朝著通往比特幣超級化之路的下一步邁進。
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