Stacks — 关于 Stacks 和 Nakamoto 试图变成蝴蝶的寓言。

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1. 比特币网络展现新的可能性

2023 年初，比特币网络上“序数”的出现引发了有关网络区块空间新方法的讨论。同年5月，BRC-20需求爆发式增长，导致比特币网络一度无法处理区块，导致全球最大中心交易所币安不得不暂时暂停比特币提现我也这么做了。

Ordinals，其名字来源于ordinal这个词，意思是“代表顺序的数字”，是Casey Rothermore在2023年1月应用比特币脚本创建的协议，是比特币中最流行的一个协议，它实现了允许任意附加的功能。数据到一个小单位，satoshi。通过Ordinals，文本、图像、语音、视频和代码都可以存储在比特币区块链上，从而在比特币生态系统中创建大量常见于以太坊上的PFP NFT集合（详情请参阅Going ）。

现在，在 Ordinals 出现大约一年后，比特币网络上发行的 NFT 集合中有 3 个按市值排名进入所有 NFT 的前 10 名（NodeMonkes、Runestone、Bitcoin Puppets），显示出它们作为智能合约平台的潜力它在名义上和现实上都在显现。

1.1.比特币 L2 和堆栈

相应地，基于比特币网络倡导L2的项目也纷纷出现。据 defillama 称，截至 4 月 15 日撰写本文时，共有 11 个项目被归类为“比特币侧链”，总锁定价值接近 9 亿美元。尽管对于这些项目是否实际上充当L2而比特币网络充当L1存在争议，但TVL的快速上升和大量项目的出现证明了市场对比特币叙事的兴趣正在增加。

其中，Stacks近期表现出的增长可以说是特别的。这是因为它不仅是2017年推出的OG项目，而且该项目一直在持续运营，目标是从2021年开始将智能合约稳步应用于比特币网络。下面，我们就来看看Stacks的动作以及Stacks链之前的大规模升级“中本聪发布”。

2. Stacks、Blockstack的开始

2017 年，Muneeb Ali 博士完成了学位，发布了 Stacks（当时的 Blockstack）白皮书，并通过 CoinList 上的代币销售成功筹集了 5200 万美元。然而，包括 Muneeb Ali 在内的早期团队直接在比特币 L1 上构建协议和应用程序。该项目的名称是 Onename，它可以在比特币网络上创建去中心化身份和个人资料页面。这一经验帮助塑造了 2017 年的 Stacks，该团队专注于创建一个更强大的平台。

Blockstack指出，现有的互联网采用中心化的数据存储和管理方式，利用区块链技术实现用户拥有数据主权的去中心化网络，让开发者可以轻松开发像以太坊这样的dApp，我们希望创建一个具有数据主权的区块链层。

同时，Blockstack生态系统的代币STX（STX）的销售于2019年根据SEC的Regulation A+规定获得批准并进行，Blockstack成功筹集了2300万美元。由于这是首例获得 SEC 批准的代币销售案例，其在监管网络内发行代币的努力引起了市场关注。

从2018年到2020年，Stacks团队致力于构建坚实的项目基础设施。 Stacks 是一个通过跨链共识运行的区块链，与比特币网络无缝集成，旨在充当比特币的编程层。该团队还开发了 Clarity，一种 Stacks 自定义编程语言。在此期间，Stacks 从 Union Square Ventures、Harvard Endowment、Winklevoss Capital 和 Naval Ravikant 等知名投资者那里筹集了资金。

3.堆栈2.0

“我认为比特币是最好的、最去中心化的货币层。目前流通中的比特币中有 1% 在以太坊上以 Wrapped Bitcoin (wBTC) 的形式发行，这一事实意味着在智能合约中存在使用比特币的需求。与其将比特币封装在一些智能合约平台中，为什么不将智能合约功能移植到比特币网络呢？” — 比特币 DeFi？ Stacks 创始人 Muneeb Ali 说，摘录自《Decrypt》，这是一件事

2021年1月，Blockstack推出Stacks 2.0主网，并成为Stacks Network（ 相关链接）。从上面 Muneeb Ali 的采访中可以看出，Stacks 2.0 的目标是在不修改比特币本身的情况下将智能合约功能移植到比特币网络。该链旨在通过继承比特币网络的去中心化和安全性同时添加智能合约功能来提高网络的可扩展性。

3.1.转让证明

Stacks的共识机制Proof of Transfer（PoX）是继承比特币网络安全性的关键，可以看作是Proof of Burn的延伸。燃烧证明是指在工作量证明（PoW）环境下通过燃烧网络的加密货币来进行挖矿竞争的共识机制。

与矿工燃烧比特币的燃烧证明方法不同，在转移证明方法中，矿工将其持有的比特币转移给参与堆叠过程的 STX 持有者。矿工可以通过操作Stacks节点参与挖矿过程，并以比特币网络作为锚链进行区块创建和挖矿过程。以下交付证明机制是：

• 注册：矿工通过向网络传输共识数据来注册成为矿工选择的候选者。
• 承诺：注册矿工通过向一组STX代币持有者发送比特币来参与挖矿竞赛。
• 选举：选择一名矿工使用可验证随机函数（VRF）在 Stacks 区块链上创建新区块
• 组装：选定的矿工创建区块并接收 STX 代币作为补偿。

通过选举过程选出的矿工在比特币区块中记录包含Stacks链上所有新生成的交易记录的哈希值，同时遵循传输证明的方法，以确保比特币网络和Stacks链上矿工的安全性。系统是在贡献堆垛机之间完成的。这里的“堆叠”类似于权益证明（PoS）网络中的“质押”，但与质押不同的是，您锁定 STX 并获得锚链代币，即 BTC 作为补偿。矿工和堆垛机的详细角色如下图所示。

[矿工]

1. 矿工将 BTC 发送给 Stackers，以接收交易费用和 Stacks 区块中累积的区块奖励。
2. 矿工赢得挖矿竞争的概率取决于他们传输的 BTC 的相对数量，VRF 应用于此过程。
3. 当选的矿工获得在 Stacks 链上创建新区块和传输微区块的权利。
4. 当选的矿工将收到作为区块奖励的 STX 和交易费。

[堆垛机]

1. 堆栈器将其保存的 STX 锁定一段时间。
2. 您可以选择是独立叠加还是与其他叠加器的STX数量按照STX锁仓量的比例进行池化。
3. 堆叠者提供BTC地址来接收BTC奖励，获得奖励的概率与堆叠的STX数量成比例决定。
4. 在先前设置的锁定周期之后，堆叠的STX被解锁。

3.2.比特币L2？

Stacks 2.0 的重要意义在于，它通过主网的启动和传输证明机制的引入，充当了比特币网络的智能合约平台。然而，在比特币网络上将其表达为L2存在一些难点。

• Stacks 2.0 有自己的代币和独立的安全预算，与比特币网络不同。
  • 安全预算：指为维护网络完整性而分配的资源，指挖矿奖励、运营成本、网络费用等资金。
• 与以太坊和其他生态系统中的 L2 一样，由于 L1 安全性和验证器，资产存取不会发生。

由于上述原因，Stacks 2.0很难与现有的L2归入同一类别。此外，由于Stacks链上的交易最终在比特币网络上结算，因此将其归类为侧链并不合适。由于Stacks链的这种独特结构，Stacks联合创始人Muneeb Ali 在2021年接受Decrypt采访时将Stacks链描述为“1.5层”。

由于比特币网络最初并不是作为智能合约平台，因此引入智能合约或提高可扩展性的运动不会像以太坊和 EVM 链那样发生。根据Spartan Group于2023年12月发布的《BITCOIN LAYERS — Tapestry of a Trustless Financial Era》 ，我们可以更清楚地理解比特币L2的区别。

如上图所示，引入了比特币L2三难困境，其组成部分如下。

1. 开放网络：采用开放网络而不是联邦模型
2. 无新代币：没有引入新代币
3. Full VM/Global State：应用“全局状态”方法而不是有限形式的链下合约

Stacks 2.0可以被视为满足条件1和3的比特币L2解决方案，而不是引入新的代币（STX）（不满足条件2）。闪电网络可以视为对照组，它不满足条件1和条件2，而是采用“局部共识”的方式，仅在不同于真实网络的P2P网络上记录交易过程，因此不满足条件3。主链。

这种结构是Stacks在Nakamoto发布之前实现与比特币网络连接的方式，Stacks正试图通过Nakamoto发布向理想的比特币L2靠拢。

4. 迈向 Stax 3.0，中本聪发布

4.1.现有Stacks链的问题

我们之前看到的 Stacks 链的独特结构是 Stacks 能够充当比特币网络智能合约平台的原因，但这也是系统出现问题的原因。之前存在的问题如下：

• 安全模型
  • Stacks 链有单独的预算，与比特币网络的安全预算不同，后者是由 Stacks 矿工支付的 BTC 定义的。
  • 这使得链的安全高度依赖于Stacks矿工的预算，这意味着安全风险增加。
• 性能和可扩展性
  • Stacks链和比特币网络之间的连接结构，例如传输证明机制，有助于提高去中心化和安全性，但成为链性能和可扩展性的限制因素。
  • 特别是，通过矿工选举过程创建新区块的过程将Stacks链与缓慢的比特币区块创建周期联系在一起，导致交易确认延迟非常高。
  • 它是用户体验中的一个漏洞，但也会导致 DApp 启动困难。
• MEV问题
  • 持有相当比例的比特币算力的比特币矿工会审查其他 Stacks 矿工在比特币区块中的承诺交易（参与 STX 挖矿竞赛的 BTC 转账交易），在这些比特币区块中，他们被选为矿工以获得 Stacks 奖励和交易费用。确定地获得

4.2.主要目标和设计变更

4.2.1.主要目标

Nakamoto版本是对今年Stacks Chain的重大升级，重点进行以下更改，以解决上述Stacks Chain的问题，提高链的性能和安全性。

• 快速块
  • 用户提交的交易在一个区块内被挖掘和确认的时间从几十分钟缩短到几秒钟。
  • 这是通过将矿工选举过程与区块生成机制分离来实现的，在中本聪发布之后，矿工将能够在下一次矿工选举过程之前生成尽可能多的区块。
• 通过比特币最终性实现交易安全
  • Stacks 链上的交易受到比特币网络的哈希能力的保护。
  • 这意味着交易在比特币网络上结算，从而确保来自最安全网络的交易不变性。
• 改善 MEV 耐受性
  • 改进了STX奖励的BTC竞价机制，改善矿工选择过程中出现的MEV问题
  • 改变矿工选举算法，让比特币矿工不具备成为Stacks矿工的优势。

4.2.2.区块生成机制和Stacker角色的变化

在中本聪发布之前，Stacks 链中创建的区块与比特币区块是 1:1 固定的，因此它们存在区块创建时间缓慢并导致交易确认缓慢的问题。

中本聪发布后，“Tenure-based区块生产”，即引入“基于tenure的区块生成机制”，解决了这些问题，实现了快速区块生成。 Stacks 链中的区块与比特币区块并不是 1:1 对应的，而是在当选矿工任期内，即比特币区块创建周期内创建多个 Stacks 区块。通过引入该机制，区块创建和确认时间缩短至5秒左右，极大地提高了Stacks链的可扩展性。

此时，生成的 Stacks 块的验证由 stackers 执行。在 Nakamoto 发布之前，Stackers 负责通过简单地锁定（堆叠）STX 代币来为 Stacks 网络的经济安全做出贡献，但在 Nakamoto 发布之后，矿工任期内产生的每个 Stacks 区块都经过验证和存储，执行。签名者角色，负责签名和传播。因此，矿工和堆垛机之间的相互关系可以总结如下图所示。

1. 矿工将 BTC 发送给 Stackers，被选为 Stacks 网络的矿工，并执行矿工选举过程。
2. 当选举出新的矿工时，就会发生“任期变更”交易，为矿工授予新的任期。
3. 矿工在创建和验证区块的过程中必须在几秒钟内从堆栈器收集签名。
4. 区块验证要求至少 70% 的 Stackers 签署区块以批准它。

如上述过程，矿工需要Stacker的签名来生成下一个区块，而Stacker必须根据传输证明机制执行签名操作才能获得奖励并解锁堆叠的STX代币。

4.2.3.改变链结构并实现比特币最终确定性

签名者（堆栈者）通过在权属变更（或矿工选举）过程中仅签署基于最近签署的区块创建的新区块，防止矿工任意分叉 Stacks 链。换句话说，签名者负责验证先前创建的区块的有效性并监控矿工，以确保新的区块是基于最新的区块创建的。

此外，矿工在提交提交交易（权属变更交易）时必须包含索引块哈希，其中包括前一个矿工术语中记录的第一个 Stacks 块的哈希以及该块本身的哈希。通过这种方式，Stacks区块链的状态被记录在一个比特币区块中，下一个学期的矿工也会做同样的事情，不断记录比特币网络中Stacks区块链的历史。

由此，Stacks区块和比特币区块之间的关系就形成了如上图所示。第N个term提交的Stacks链上的交易只有在下一个term，即第N+2个term才被记录在比特币区块中，并且必须改变3次term才能恢复一个Stacks交易才能恢复一个比特币区块。它变得尽可能困难。对于使用Stacks链的用户来说，交易可以在几秒钟内得到批准，但用比特币结算大约需要30分钟，而且链结构的组织方式与我们所知的L2相同。

该系统还为 Stacks 链的安全预算带来了积极的变化，通过超过 70% 的签名者签名进行区块验证的机制形成了高达 70% 的堆叠 STX 的庞大安全预算。此外，一旦交易实现比特币最终确定，它与达到比特币算力 51% 的安全预算具有相同的效果。

如果我们回过头来总结一下中本聪发布后Stacks链的机制，是这样的。

• 当提交权属变更交易时，矿工必须包含一个索引块哈希，其中包含前一个权属中记录的第一个 Stacks 块的哈希值。
• 签名者迫使矿工根据上一学期最后签名的 Stacks 区块创建区块。
• Stacks Chain第N期提交的交易记录在第N+2期的比特币区块中，并具有比特币最终性。

自从中本聪发布以来，Stacks区块链将其链式结构改为这种结构，使得交易能够以比现有方法非常高的速度发生，同时实现比特币的最终性并确保数据的不可篡改。从用户的角度来看，它将重生为真正的比特币L2，可以快速批准交易并系统地继承比特币的安全性。

4.2.4.比特币 MEV 问题得到缓解

Nakamoto 发布之前 Stacks 链中的 MEV 问题是通过以下方式发生的：比特币矿工（例如 F2Pool）拥有相当大比例的比特币算力，审查其他 Stacks 矿工在他们创建的比特币区块内提交的交易，并调整他们提交给 Stacks 的 BTC 出价金额。该区块的区块奖励和交易费用。这些行为减少了对堆垛机的 BTC 奖励并削弱了挖矿过程的可靠性。

中本聪发布的版本确立了在选择矿工时要考虑的几个新标准，以提高区块挖矿过程的公平性。

• 最近区块的矿工参与情况
  • 为了在期限变更时有资格参加矿工选择，需要有最近 10 个区块参与矿工选择过程的记录。
  • 引入这些标准可以培养稳定的矿工社区，并阻止挑选链奖励的尝试。
• 过去出价中位数法
  • 矿工被选中的概率是根据最近 10 个区块中记录的所有 BTC 出价的中位数计算的。
  • 防止矿工通过提交异常出价获得区块奖励
• 考虑总投标金额的绝对值（Absolute Bid Total）
  • 矿工选择过程是根据稳定的经济标准进行的，考虑总投标金额的绝对值，而不是根据直接采矿环境考虑投标金额变量。

Nakamoto 版本旨在通过引入这些 MEV 放宽标准来提高 Stacks 区块链挖矿过程的透明度和可靠性。

4.3.中本聪发布发布计划

自2022年底sBTC和Nakamoto发行白皮书发布以来，Stacks基金会和相关开发者长期以来一直在进行Nakamoto发行的前期工作。如上图所示，Nakamoto Release 的更新已于 2024 年 2 月全面展开，此前 Nakamoto Release 的功能已完成并集成到测试网中（ Nakamoto Milestone 0.3，代号 Argon ）。

中本聪的发布由两个阶段组成，每个阶段都涉及一个硬分叉。该过程分别分为实例化和激活，这是一个旨在最大程度地减少因链环境变化而产生的混乱的计划，在中本聪发布更新后在全面功能激活之前进行错误修复等最终调整期。没看到。

4.3.1.现有发布计划

• 第 1 步：实例化
  • pox-4（交付证明机制的升级版本）合约和 Nakamoto 版本中包含的大部分代码适用，但功能未激活。
  • 允许签名者和合作伙伴至少有两个堆叠周期来注册 pox-4 合约。在此期间，我们检查在 pox-4 中注册的签名者是否正确验证了该块，并确定是否可以进入激活阶段。
• 第 2 步：激活
  • 应用中本聪发布更新的步骤，例如基于签名者的系统、快速区块、比特币最终确定性等，并激活中本聪规则。
  • 中本聪规则是指区分中本聪发布前后的整体逻辑。

4.3.2.发布计划修改后的时间表

实例化，即当前的第一阶段升级，于4月22日开始，第二阶段升级预计在5月中旬之后开始，假设没有发现特殊错误并且实例化已完成。但在第一阶段之后，发现与中本聪发布的应用相关的签名者弹性/恢复系统相关的补充事项，Stacks基金会于5月1日通过相关通知宣布修改现有计划。主要有以下几点：

• 现有的中本聪发布计划仅包括基本的签名者恢复系统并开始激活阶段
• 高级签名者恢复系统的升级计划于 2024 年底激活 Nakamoto 版本后部署，但在实例化后加入签名者后确认了对高级签名者恢复系统的需求。
• 在 Nakamoto 发布激活阶段之前将需要新的 8 周开发时间，因此，签名者恢复系统代码完成计划于 7 月 15 日完成，Nakamoto 发布激活计划于 8 月 28 日完成。
• 工作内容包括以下内容：
  • 增强了矿工对签名超时和签名者错误响应的恢复能力
  • 强化签名者反应性和密钥丢失场景的流程
  • 矿工权属创建和延长方法的改进
  • 防止网络熵（不确定性）并改进闪存块处理

由于现有计划已修改，经过8周的代码开发期后，代码开发预计于7月15日完成，而原定于5月中旬之后的Nakamoto发布激活阶段将在大约3个月后，即预计8月28日开始。好消息是，原定于第三季度进行的 sBTC 升级计划毫不拖延地进行，并定于从激活阶段开始后 4 周内进行。

5. L2飞跃的最后谜题，sBTC

Nakamoto 版本预计将于 5 月全面激活，重点是大幅提高 Stacks 链的性能并实现 Stacks 区块的比特币最终确定性。然而，要成为比特币网络真正的L2，中本聪的发布只是半程更新。

Nakamoto 发布后，Stacks 将建立一个类似于 Sovereign rollup 的环境。但只有比特币网络的基础资产BTC能够导入并上链使用，它才能够发挥真正的比特币智能合约平台和L2的功能。 Stacks 创始人 Muneeb Ali 在 推文中还表示，将 BTC 移入和移出各层是困难的部分，并且在不修改比特币 L1 的情况下通过分散的公共签名者群体应用 BTC 的挂钩机制也是一个挑战。 ，说明sBTC是最接近去信任的桥梁。

sBTC 基于两个主要属性在比特币网络和 Stacks 链之间连接 BTC 资产。

• 1:1 可兑换性：sBTC 和 BTC 始终可以 1:1 兑换，除非 Stacks 链停止。
• 开放会员制：任何人都可以参与 sBTC 协议，并且没有中心化实体托管 BTC。

与以太坊的wBTC（包装BTC）一样，Stacks链上也存在xBTC、aBTC等BTC相关资产，但在桥接过程中必须经过中心化管理实体或遵循多重签名方式。相比之下，sBTC 在传输证明机制上使用堆栈器作为一组签名者，从而以近乎不信任的方式实现 BTC 桥接。

sBTC 更新和实施计划于 2024 年第三季度进行。 Nakamoto 的发布和 sBTC 的更新将是实现 Stacks 成为比特币网络完整智能合约平台这一宏伟目标的一个非常重要的转折点。我们建议您继续关注Stacks Chain是否可以作为真正的比特币L2，并成为一个可以利用休眠BTC的智能合约平台。

<参考资料>

• 堆栈文档
• 堆栈：智能合约的比特币层
• sBTC：比特币的去信任双向挂钩设计
• Jeff Benson 和 Daniel Roberts， 比特币 DeFi？ Stacks 创始人 Muneeb Ali 说，这是一件事， Decrypt
• Katelyn Peters， Blockstack（堆栈）：它是什么，它是如何工作的，常见问题解答，Investopedia
• muneeb.btc 推文
• 轻推特
• Stacks， Stacks Nakamoto 发布交易的展示
• Stacks， Nakamoto 升级后 Stacks 的下一步是什么
• 斯巴达集团，比特币层：无信任金融时代的挂毯
• Mitchell Cuevas，中本聪激活：预计 8 周的额外开发时间，Stacks 基金会