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未花费的交易输出(UTXO) 研究报告:桥梁的现状
随着我们进入比特币发展的新时代,对于大多数人来说,很难理解L2辩论的微妙之处,更难以理解与之相关的一些技术术语。侧链,rollups,顺序器,多重签名,ZKP….在本报告中,我们将尝试通过概述比特币L2的未花费的交易输出(UTXO)理论,并回答以下问题,来阐明这些概念:
目录:
质疑桥梁的必要性
比特币桥的当前状态
理解解决技术难题和发展可持续用户群之间的摩擦。
比特币桥的未来状态(BitVM和其他)
比特币Rollups和桥接创新的论文
要点摘要:
质疑桥梁的必要性
当我们谈论比特币的扩展时,同样的问题不可避免地会提醒我们挑战的规模。其中,关于比特币基础层是否应该扩展的问题在区块大小战争期间早已得到解答:比特币将不得不在层面上扩展。
然而,层是一个异质的群体,存在许多不同的机制来构建它们。
将比特币规模化的最古老和最简单的方法之一是侧链。但从技术上讲,侧链并不是比特币的真正“层”,因为它们经常缺乏使用户可以无条件退出的单向退出组件,即与基础层具有相同的无信任假设。这就是为什么在隔离见证推出后的许多年里,比特币社区将大量精力集中在构建闪电网络(一种真正依赖比特币安全性来为用户提供单向退出选项的L2)上,而不是侧链。
在用户加入侧链的单子中,他们首先必须执行我们所谓的“peg-in”交易(或“peg-out”以退出)- 基本上是将他们的比特币发送到由侧链操作员控制的地址。保障这一机制的称为桥接。
桥接如此棘手的原因在于它们通常依赖于一个多重签名钱包来持有所有侧链的资金,并且在下单以进行提款时,用户必须相信多重签名中的大多数将合作接受它。例如,20家公司组成一个桥接合约,需要至少12家(可以更少或更多)公司确认提款交易。出于明显的原因,这从未是一个优化的安全模型,并且极大地激励公司(或个人)可能串通并窃取用户资金。
在那段时间中,出现了一些有趣的侧链设计的例子,例如Liquid(公司联盟)和RSK(合并挖矿的侧链),但它们从未真正成功地扩展。
在我们继续之前,让我们添加一些来自那些花费了最多时间思考的研究人员的定义——比特币层。
侧链 是一种存在于比特币资产中以增加更多功能的L1。L1在技术架构上是独立的,但通常作为更广泛的比特币生态系统的子集存在。侧链通常会将比特币桥接纳入它们的共识机制中,或者通过合并挖矿或费用共享来使比特币矿工参与共识。
Rollup 是 *一个模块化区块链,它使用父区块链来实现数据可用性。区块链存储其状态根和足够的交易数据,以从父区块链中的起源重建区块链的状态。 *汇总是 L2。
双向 pegs 是 促进在比特币层或替代 L1 上铸造和销毁比特币支持代币的 s。 这些 s 也被称为桥梁。
所以,如果桥接设计已经存在很长时间,而且它们并没有产生很多动力,那么我们现在为什么需要它们呢?
尽管Lightining在很长一段时间内主导了L2领域,但2023年见证了一个新的IDEA的出现,这个IDEA将挑战这种主导地位:BitVM。简而言之,BitVM可以使比特币更具可编程性,这可能会导致新的L2设计的出现,例如rollups。这些新设计都依赖于侧链的一个老朋友:允许用户从基础链到侧链的桥接机制。然而,BitVM的承诺依赖于一个IDEA,即我们可以通过引入一种挑战机制来惩罚联邦中的不诚实参与者,从而使桥接比传统侧链更加分散。
因此,在比特币上进行的rollups不会完全无需信任,但能够最小化信任。您仍然需要依赖一个诚实的参与者(我们将在本报告的后面深入讨论细节)来退出链(rollup),但考虑到潜在的扩展性和可编程性优势,这是许多用户可能会感到舒适的一种权衡。
BitVM(和Robin Linus)实质上复兴了比特币桥接的想法,并为其带来了更多的合法性,作为扩展比特币的一种方式。 桥接设计现在已经成为每次扩展讨论的一部分,并且有几家比特币公司现在完全致力于研究改进它们的创新方法。
既然我们已经看到了为什么桥接作为一种合法的比特币扩容方式重新回归,有人仍然可以争辩说,由BitVM支持的rollups将遭受之前提到的Liquid或RSK一样的命运——非常有限的用户群体。虽然这可能是真的,但以太坊上rollups的成功表明用户有很强的需求,投资者也有很大的兴趣。
下面的截图是从龙头以太Rollups分析平台L2Beat上取得的,显示以太上的前十个Rollups已经成功积累了近400亿美元的桥接资产。Arbitrum、Base(Coinbase)和Optimism的市场份额合计超过了71%。此外,仅在过去一年中,以太在Rollups中锁定的金额从610万美元增加到了1310万美元,增长了114%。
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事实上,rollups 对比特币的影响要比它们对以太坊的影响更大。 如果我们假设以太的 rollup 利用率相同(为10.4%),并将两个网络的规模视为2024年7月的规模——以太为3830亿美元,比特币为1.276万亿美元——我们可以简单地计算出比特币 rollup 的总可寻址市场约为1330亿美元。尽管这个数字令人印象深刻,但有人甚至可以说比特币将需要比以太更大的规模,因为它有望成为所有经济应用的结算网络,因此rollups 的潜力甚至可能变得更大。
看到这一潜力,大量开发者的关注重新回到了比特币,并为该领域注入了真正的复兴活力。预计比特币用户将有兴趣为他们的持有带来更多的效用(收益),在2023年底和2024年初,侧链以全新的力量回归。超过70个项目推出,承诺在技术可用后去中心化他们的桥接设计,而其他人则创造了创新的桥接设计。
**无桥接元.**尽管本研究的重点不在此,但有必要提到,L2空间中的许多项目正在尝试在不需要复杂桥接的情况下扩展比特币。这些协议将在比特币的可扩展性竞赛中发挥重要作用,因为它们为不愿做出某些权衡的用户提供了有价值的替代方案。
Arch: Arch网络采用创新的方法在比特币的第1层上进行状态管理,通过独特的“状态链接”过程利用序数。状态更改在单个交易中提交,降低费用并确保原子01928374656574839201。Arch旨在在不必要牺牲自我托管的情况下增加可编程性,使比特币用户能够开发和与去中心化应用进行交互,而无需承担额外的信任假设。其新颖的架构包括两个部分的01928374656574839201平台:Arch zkVM和Arch去中心化验证者网络。
证毕: QED通过使用zk-PARTH解决了区块链的根本扩容问题,zk-PARTH是一种新的状态模型,可以实现大规模并行交易证明和区块生成。这使QED能够扩展到每秒数百万次交易,同时通过数学证明保证安全性。
RGB++: 即使在比特币第一层提供了本地图灵完备能力,RGB++ 协议并不是 BitVM。它既不依赖于任何新的 OP 代码,也不需要硬分叉或软分叉,而是直接在第一层提供了可编程性。它也不是以太坊虚拟机(EVM)或 rollup,并且不需要桥接。RGB++ 协议将额外的数据作为额外的程序逻辑附加到原始的比特币未花费的交易输出(UTXO)上。单个比特币未花费的交易输出(UTXO)与链下数据单元(或所谓的图灵完备的未花费的交易输出(UTXO))相关联。通过将每个链上未花费的交易输出(UTXO)与链下数据和额外的执行逻辑连接起来,尽管受到未花费的交易输出(UTXO)的约束,但在原始未花费的交易输出(UTXO)转让或使用时,链下未花费的交易输出(UTXO)也会转移。这允许从一个未花费的交易输出(UTXO)向另一个未花费的交易输出(UTXO)传输附加的位或资产,执行并有效地伪造了一个具有链下状态转移的链下交易。
比特币桥的当前状态
既然我们已经确认,新的桥接设计对于比特币作为结算网络的革命价值可以是巨大的,那么让我们深入探讨比特币桥接的现行格局、架构、优化和不同变体。
让我们看看几种不同的L2/侧链设计,以及团队如何思考如何减轻与其桥接机制相关的某些折衷方案。
简而言之,我们可以确定四种不同类型的桥接设计:
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理解解决技术挑战和发展可持续用户群之间的摩擦。
对于2024年的比特币建设者来说,在比特币L2范式的背景下,只有两个选项是有意义的:
特别是采用社区护城河的方法,权衡很简单:在中线上牺牲去中心化以换取在短线上的总锁定价值(TVL)和稳固的用户基础。虽然这种方法可能会受到比特币极客的批评,但它反映了一种以商业为先的思维,这种思维在许多项目中常常缺乏,尽管这些项目在技术上可能更为出色,最终却以失败告终。执行力就是一切。
这些不同的方法是为什么最近在比特币L2的智力辩论上面非常困难的原因。人们倾向于混淆试图解决一个技术问题的公司与试图解决一个用户获取问题的公司的目标。这些公司有根本不同的市场推广策略,因此它们将使用根本不同的方法来说服用户,他们确实是最好的比特币L2(或者是第一个)。
正如比特币层的Janusz所说,“并非每个比特币层都是平等的”,大多数人倾向于抛弃选择专注于更快的市场推广侧链方法的公司,同时钦佩BitVM/ZKP研究人员所做的复杂工作。
(如果您不理解为什么侧链和rollups的方法不同,请参考本文开头对侧链和rollups的定义。)
虽然我们可以理解比特币极客的观点,但我认为从自由市场的角度来看,这是一个基本错误。虽然技术方法可能更具有智力上的吸引力,并且拥有真正去中心化的L2的前景令人兴奋,但实际用户往往有不同的优先事项。
虽然这个频谱可以帮助我们了解公司所做的权衡,但最终,用户将自行决定如何优先考虑用户体验、低费用、快速结算和协议安全。
当你看到当前的加密市场状况时,很难说技术优先的方法是否能与像Solana这样的协议的传播力竞争。全世界有多少人知道Solana,相比之下有多少人甚至听说过rollup这个词?
在未花费的交易输出(UTXO)处,我们相信通过rollups和侧链都可以捕捉到价值,特别是如果侧链能够实现其分散化的承诺。尽管在历史上其他链并非如此,但我们相信一旦技术可靠并且可用,比特币用户期望最小化信任的解决方案成为标准,而不仅仅是协议偏好。
A) 点(BOB): BOB 点数已经是这一策略在比特币领域中迄今为止最成功的一次迭代。BOB Fusion 是 BOB 的官方积分计划,用户可以根据他们在 BOB 主网上的链上活动获取 BOB 激活(积分)。
B) Eco first (Botanix): 选择在其侧链发布代币,Botanix的做法是迄今为止我们见过的最聪明的做法之一。Botanix选择了先应用的方式,但让构建在Botanix之上的项目发光发热。通过与Botanix合作,生态项目将从一开始就获得来自总锁定价值(TVL)的支持,投机者唯一能够参与Botanix发布的方式将是投资其生态应用。众所周知,拥有真正和稳定的用户群体实际使用应用程序是L2长期生存的唯一途径,而Botanix正在采取激进的方式来确保这一点。
C)**研究(Bitlayer):**作为空间中技术最先进的团队之一,Bitlayer的关键差异点之一是他们的研究优先方法,这在仅限于rollup项目之外是罕见的。从BitVM的早期阶段开始,Bitlayer团队就积极推动我们对这个想法的共同理解,并发布了一些广泛的研究论文。此外,团队正在积极探索改进当前BitVM设计的新方法,并且一旦他们的研究成果实现,很可能被认为是空间中最具创新力的L2团队之一。
比特币桥的未来状态(BitVM和其他桥接器)
当我们看桥接设计时,很明显最分散的设计将采用 BitVM 的各种变体进行开发。实际上,BitVM 不是一个可以在比特币 rollups 的背景下仅仅提到就能理解的单一实体。一些团队正在竞争性地(并且是协同的)对 Robin Linus 的最初提案进行适应。
理解这些BitVM变体之间的主要区别在于一些关键参数:
来自Snarknado白皮书:
尽管在桥接层面进行了所有这些创新,但人们无法将桥接与其基础分开,就rollups而言,基础必须来自rollup设计本身的几个关键选择。对于BitVM桥接的所有安全性和信任最小化,为了公平地比较侧链和rollups,我们必须“dans leur ensembles”(以它们整体的方式)进行比较。
团队将不得不努力应对的伟大选择之一是数据可用性(DA):
确保数据可用性只有两种方法:直接发布到比特币或发布到其他地方。对于比特币的rollups来说,根据定义,人们会期望数据可用性始终发布到比特币上。然而,这是一个代价高昂的选择,会对用户的交易成本和rollup团队的净利润能力产生负面影响。为了应对这个问题,一些团队选择以更便宜的交易和更高的可扩展性来换取真实的安全性收益。
DA困境:
再一次,为了用户体验而牺牲安全可能被比特币支持者视为罪恶,但我们已经看到,在侧链或某些以太rollups的情况下,一些用户可能更喜欢这样做。
从这个意义上讲,DA困境并不是技术挑战,而是社会挑战。是的,在比特币上发布DA是被认为是真正的比特币L2的唯一方式,但如果唯一具有用户的Rollups是没有比特币DA的Rollups,那又有什么意义呢?
在继续之前,再介绍一些定义:
Optimium: Optimium是一种乐观的Rollup,它将交易数据存储在链上。这确保了可用性和安全性,但与链下选项相比增加了成本并降低了可扩展性。然而,用户无需信任第三方数据提供商。
**Validium:**Validium是一种乐观的rollup变体,它将交易数据存储在链下。这种方法可以实现高可扩展性和低成本,但是如果没有链上备份,可能会存在潜在的数据审查或不可用性问题。用户必须相信数据提供者是诚实和有韧性的。
从这种情况中产生的一个有趣的投资机会是开发一个与比特币有着密切关系的潜在DA层——比特币的天空之城。虽然我们还没有达到那里,但探索不同的方法来减轻rollups的共识失败是未花费的交易输出(UTXO)的一个重要关注领域,并在某种程度上影响了我们决定投资Jeremy Rubin(比特币Core开发者,BIP-119作者)的CHAR。
尽管LN试图通过点对点的方式解决可扩展性问题,导致流动性问题,但rollups将交易执行从链上转移到链下 — 但目前的架构使得使用比特币作为DA层成本高昂。所有s最终将利用中心化解决方案来改善用户体验,在这一点上很难说出哪种折衷更糟。
展望未来,Citrea计划推出自愿,这是一种平衡链上安全性和链下成本效率的混合模型。这使得应用程序可以根据其特定需求选择数据存储方法。这是我们以前从未见过的,对于比特币rollups的DA困境来说,这值得更多关注。
**比特币作为DA层的其他挑战。**了解这个问题的最佳方法是阅读关于比特币作为DA层的最新银河研究报告。然而,我们希望花更多时间解决的一个具体挑战是区块空间需求和费率动态的问题。
在SOTB_2中,这个研究系列的第二部分,我们将深入探讨不同操作码的激活如何影响比特币rollups的效率和去中心化。与此同时,我们可以给读者留下以下的IDEA:
治理讨论总是很困难的,但我确实相信,在涉及比特币 rollups 时,更多的讨论是有必要的。在我看来,这是一个典型的鸡生蛋问题:我们希望通过重新激活 OP_CAT 来实现 rollups 的扩展并为比特币带来新的功能。现在唯一的方法就是通过重新激活 OP_CAT,但 OP_CAT 使得其他并非 rollups 所必需的东西成为可能,同时在验证零知识证明时效率低下。
我们应该先证明对乐观的rollups的需求,而不是首先激活一个专用的op_code来优化它们吗?还是应该先激活OP_CAT来证明对rollups的需求,尽管有它们效率低下的风险,这可能会让用户远离它们?我们对这个问题没有答案,但我们只能希望rollup团队能在年底前想出一个答案。与此同时,其他契约提案,如LNHANCE(包括CTV)或TX_HASH可以帮助01928374656574839201在rollups之外扩展。
比特币 Rollups和桥接创新的论文
在这个新的比特币 L2 场景中,侧链和 rollups 之间的竞争将会非常激烈。正如我们所概述的,空间内的一个常见误解是,侧链不够有趣,因为它们比 L2 更加集中,而 rollups 只是一种新形式的侧链。
对于侧链来说,看涨的情况是,将以太坊虚拟机(EVM)兼容性引入比特币生态将引发DeFi活动的复苏,从而为寻求收益机会的比特币持有者带来活力。提醒一下,根据DeFillama的数据,目前有超过$9.3十亿被锁定在WBTC币中。如果比特币希望作为经济活动的结算链获得成功,将这些活动重新引入更多比特币本地解决方案至关重要。此外,我们相信新的侧链设计带来的创新可以帮助缓解困扰先前设计的一些中心化问题。优化和加强的桥接设计都具有有趣的价值主张,足以说服足够多的用户和机构参与这些生态。
在谈到比特币侧链时,我们必须记住它们的主要目标仍然是去中介的经济活动,而不是对等现金的抗审查性。因此,这些网络中的参与者将有不同的优先事项,经济激励将是首要的。
对于rollups来说,BitVM的创新可以使它们与实际的比特币L2s非常接近,在其设计的核心是最小化信任。当然,在比特币上进行rollups将面临大量挑战,但它们是真正秉持比特币密码朋克精神而建立的。利用零知识证明的团队代表了比特币增加可扩展性并保护隐私和加密安全的宝贵机会。
批评家很难看到这些创新的价值的原因是我们所说的“低费率偏见”。多年来,比特币费用一直人为地很低,因为它的采用受到投机和使用链下交易所结算交易的影响。然而,一旦费用对大多数用户来说变得难以承受,这种偏见将迅速消失。这时恐慌将来临,基础链的限制将开始变得明显。当这一刻到来时,我们预计侧链和rollups将成为用户纷纷涌向出口的立即成功。
在他的作品《桥接竞赛开始了。朋友们,一路顺风》中,比特币 Layers 的 Janusz 准确地指出,侧链和 rollups 现在正在进行一场竞赛——争夺比特币钱包中或山寨协议中存放的所有可获取资本的统治权。
侧链的上升只是项目试图抢占比特币未来几年可能成为最大主题的结果。伴随着数以十亿计的资金寻求在最安全和最大的数字资产——比特币中找到有吸引力的机会的新主题。
革命是混乱的、混乱的,而且从定义上讲,它往往会让最不经意的人感到惊讶。比特币的L2革命也是如此。也许很难理解一切发生的事情,然而,这场革命的方向从未如此清晰。我们正朝着通往比特币超级化之路的下一步迈进。
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