GOAT Network 万字研究报告：基于 BitVM2 和 zkVM 构建的比特币底层网络 ZK Rollup，能否继承主网安全并重塑应用层？

2023 年，区块链基础设施开发商 ZeroSync 的联合创始人 Robin Linus 提出了一种名为 BitVM 的扩容方案，致力于在不改变比特币主网共识规则的前提下，为比特币基础设施网络引入类似智能合约的可编程能力。与很多需要对底层协议进行较大改动、开发进程缓慢的扩容路径不同，BitVM 通过借助乐观机制与欺诈证明，将任意计算转化为比特币脚本可以验证的形式，进而以较小的改动实现图灵完备计算在比特币基础设施网络上的可能性。

随着近年来 BitVM 在社区和开发者中关注度的迅速提升，尤其是在 BitVM2 版本落地之后，围绕其构建的 Layer2 生态格局渐显，也推动了比特币基础设施生态网络金融化应用的进一步发展。其中，GOAT Network 更是基于 BitVM2 构建了比特币 ZK Rollup，并通过对 Operator 节点的职能和角色进行系统化的优化，突破了 BitVM2 在安全性、公平性和效率上的一些潜在瓶颈问题，并且将 “实时证明” 机制落地比特币生态。据官方披露，GOAT Network 的核心组件 GOAT BitVM2 为 Layer2 区块生成 ZK 证明（零知识证明）的速度可达约 2.6 秒。可以说，GOAT Network 在 BitVM 的理论框架上进一步突破了可扩展性与验证效率的限制，为支撑大规模生态应用、跨链验证提供了可行的依据。

那么，BitVM 的实际运行机制究竟是什么样的？GOAT Network 是如何在 BitVM 的基础上完成优化的？除了 BitVM 以外，GOAT Network 还引入了哪些关键组件，实现了哪些技术创新？本份研报就将为你逐一解读。

作者：ShirleyLi

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字数：全文约 12700+ 字

背景

比特币最初被设计为一种 “点对点的电子现金系统”，其本质上是一个去中心化的分布式账本。因此，作为 “初代” 区块链，它一开始并没有集成复杂的合约功能。然而，随着比特币基础设施网络的规模扩大，这一设计反倒成为制约比特币主网上吞吐量和确认速度的瓶颈。同时，由于比特币基础设施网络高度去中心化的治理结构，开发者想要对网络进行升级极为困难，实施难度极高。这些因素汇集在一起，便成为了比特币基础设施网络难以被扩容的根本原因。

在这一背景下，比特币基础设施网络的开发者尝试了一系列 “曲线救国” 的扩容方案，试图在不直接改动比特币主网的前提下，提升网络处理能力，降低交互费用，并赋予比特币基础设施网络智能合约的能力。

例如，Lightning Network（闪电网络）提出了状态通道，通过在两个节点之间建立双向支付通道来实现链下多次交易、链上一次结算的模式，为小额高频交互提供了一种快速通道。而 RGB 则使用了客户端验证的模式，试图通过让每个参与验证的节点只验证与自己有关的数据，来降低验证全局数据的成本。然而，上述方案却面临着一些局限性：Lightning Network 的应用场景偏窄；而 RGB 自 2019 年开始开发以来，直到今年 8 月主网才正式启动，这一漫长的开发进程严重拖缓了 RGB 投入实际使用的步伐。

2023 年 1 月，Ordinals 协议出现，比特币生态随之迎来了一场大的爆发，也催生出了大量新兴的 Layer2。受到以太坊生态中 Rollups 模式的启发，开发者们开始深入探索如何将这一模式更好地引入比特币生态。

从核心特征上看，Rollup 的设计思路是：将交易执行放在以太坊主链之外，再将执行结果及相关数据提交至主链即可。这种方式既可以大幅降低主链上的计算负担，又可以保障安全性。根据提交方式的不同，目前主流的 Rollups 又可以分为 Optimisic Rollup（乐观 Rollup）和 ZK Rollup 两种。其中，Optimistic Rollup 假设所有的交易都是可信的，它会将这些交易分批次直接打包提交到以太坊主网，但是会预留一定的窗口期来允许任何人对提交的数据发起质疑和挑战。而 ZK Rollup 则是直接在向主网提交数据的同时，提交一份允许所有验证者验证的 “有效性证明”。

但由于 ZK 证明的生成需要消耗大量的计算成本，因此在很长一段时间内，ZK Rollup 在以太坊生态中都难以获得广泛采用。不过，随着 ZK 基础设施的成熟，ZK Rollups 开始加速落地，以太坊的可扩展性生态也因此进入到了一个新的阶段 。

与此同时，在比特币基础设施网络中，BitVM 这一关键性的计算范式被提出，其核心价值在于：它可以在比特币基础设施网络有限的脚本体系中，通过特定的验证机制，让比特币基础设施网络主网能够去间接验证复杂应用的逻辑。这就意味着，BitVM 可以为比特币基础设施网络引入更加强大的计算验证能力，而这种能力正好能够弥补 ZK Rollup 在计算验证方面的需求。尤其是在 2025 年 7 月，BitVM3 白皮书发布之后，BitVM3 通过将验证过程中涉及的链上交易的体积进行大幅压缩，使整个验证过程的交易成本得以大幅降低，变得更加经济可行，进而为在比特币网络中实现复杂计算验证创造了前提条件。

GOAT Network 如何将 ZK Rollup 引入比特币基础设施网络？

前文提到，Rollups 是当前以太坊上最受欢迎的 Layer2 方案，因此，无论是 Optimisic Rollup 还是 ZK Rollup，它们原本都是为以太坊扩容而设计的。但是，由于比特币基础设施网络脚本过于简洁，难以直接支持 ZK 证明的验证，而且直接在链上验证的成本也很高，因此，在比特币基础设施网络上构建 Rollup 尤其是 ZK Rollup，其实施难度要远远高于以太坊。那么，Rollups 模式究竟能否被引入至比特币基础设施网络？又该如何将计算结果和数据提交到比特币主网并实现验证呢？

GOAT Network 就提供了一种在比特币网络上实现 ZK Rollup 的解决方案。该网络通过结合 ZKM、BitVM2 和去中心化排序器等机制，构建了一条属于比特币基础设施网络的 ZK Rollup，致力于通过扩展比特币的功能来创造一种更加快捷、通用的用户体验。

据官方披露，GOAT Network 的核心贡献者 Kevin Liu，同时也是以太坊 Layer2 Metis 的创始人。Metis 是一条以太坊 Hybrid Rollup，即通过结合 Optimistic Rollup 与 ZK Rollup 的优势来实现高吞吐量以及快速交互的能力。

为了在 Optimistic Rollup 架构中引入 ZK 证明机制，使它们能够转变成为 Hybrid Rollups，2023 年 7 月，Metis 基金会孵化出了 zkVM 框架 —— ZKM。其初衷是为了能够将 ZK 证明集成到其 Optimistic Rollup 模型中，使开发者能够利用 ZK 证明来实现最终状态的确认，进一步提升跨链结算的效率。但随着开发的推进，ZKM 不再局限于单一虚拟机的定位，而是逐渐发展成为了一个通用的 ZK 基础设施。其中，该团队推出的 zkMIPS（已更名为 Ziren）更是成为其通用证明系统的核心，致力于使不同链能够在统一的 ZK 验证环境中交互。因此，该团队认为，ZKM 的通用性也可以助力构建一个与虚拟机无关，可支持所有区块链的通用结算网络，而比特币同样也应该被纳入这个多链体系中。[1]

于是，在 ZKM 提供底层验证的基础上，GOAT Network 开始探索如何在比特币基础设施网络上构建可落地的 ZK Rollup。

根据官方的披露，GOAT Network 目前已经在生产环境中实现了 ZK 证明的实时生成（Real-Time Proving）。这意味着，GOAT Network 将能够在交易打包的同时快速生成验证证明。

从实现方式上看，除了将 ZKM 的虚拟机 Ziren 作为可扩展性基础设施以外，GOAT Network 与 BitVM2 还进行了深度结合，使 ZK 证明能够被写入比特币脚本并在链上实现验证，以继承比特币基础设施网络的安全性。同时，GOAT Network 通过去中心化的排序器协议，将使跨链消息能够在比特币基础设施网络和 GOAT Network 之间达成共识，以独特的方式消除了对单一中心化节点的依赖。

接下来，我们将从对这些组件进行一一解读，深入剖析 GOAT Network 的运行逻辑。

GOAT Network 的技术路径

GOAT Network 的理论基础 —— BitVM

BitVM 是区块链基础设施开发商 ZeroSync 的联合创始人 Robin Linus 于 2023 年提出的一种扩容方案，其目标是在不改变比特币基础设施网络共识规则的情况下，为比特币基础设施网络引入类似智能合约的可编程能力。

不同于以太坊所采用的账户模型，比特币基础设施网络是基于 UTXO（未花费交易输出）模型来建立的。比特币的脚本实际上是一种简单的条件验证机制，专门用于规定花费 UTXO 的条件。因此，比特币脚本的表达能力是非常有限的，而且一旦 UTXO 被花费，相关的完整脚本条件也会被公开，这就导致花费过程缺乏隐私性。

2021 年，比特币基础设施网络通过 Taproot 升级引入了一种新的交易类型 Pay-to-Taproot（P2TR），这种交易类型所采用的核心机制之一就是 MAST（Merkelized Abstract Syntax Tree）。MAST 机制允许将复杂脚本里的各个执行条件拆分，编织成为一棵 Merkle 树，并在花费 UTXO 时只公布实际执行那部分分支以及相关证明即可，而不用暴露整个脚本。这种方式不仅让 UTXO 交易的隐私性得到提升，而且也使得执行效率得到了增强。开发者也因此可以编写更多复杂的脚本（例如多签机制、在哪个高度花费等）。同时，由于只需要揭露实际执行的脚本分支，需要上链的数据量也显著减少。

BitVM 利用了 MAST 机制，试图将复杂的 “程序逻辑” 以 Merkle 树的方式呈现，并借鉴了 “欺诈证明” 的思路，设计了证明者和验证者两种角色。其中，证明者负责在链下执行程序的计算并声称其计算结果的正确性，而验证者负责检查证明者的计算结果并对争议数据提出挑战。为了保证计算的可信度，证明者会把需要运行的程序先编译成为一个由逻辑运算组成的电路，然后再把整套电路映射成为一个巨大的 Taproot MAST。其中，每一个逻辑门都会对应一片 Merkle 树上的叶子脚本。需要注意的是，这种映射并非是真的执行，而是对自己程序逻辑的一种 “承诺”。随后，证明者会将这颗树的根生成一个 P2TR UTXO，并在其中锁入质押金作为对自己 “承诺” 的 “担保”，然后会在链下执行整个程序计算。

在初版的 BitVM 设计中，只有一组固定的验证者能够执行挑战，而且因为采用了交互式欺诈证明来定位引发冲突的计算，也就是通过二分法不断缩小问题所在的范围，这就导致每次挑战都需要经历大量的链上交互，进而导致争议时间会持续很久。为了解决上述问题，BitVM2 在 2024 年被提出，该方案将挑战机制放开，允许任何拥有比特币全节点的用户发起挑战，并引入 SNARK（Succinct Non-interactive Argument of Knowledge 简洁非交互式知识论证）验证器将挑战交互轮次压缩至 2-3 轮，从而提升了验证效率。[2]

具体来说，BitVM2 建立在乐观机制上，假设证明者提交的计算结果是诚实可信的，那么即便允许任意验证者发起挑战，只要其中有一个是诚信的，能够正确比对证明者提交的证明和结果，那么就能够验证出证明者的真实行为，而其中不诚信者将会接受惩罚（质押金额被没收）。这就是所谓的 1-of-n 诚实假设。

为了减少交互的轮次，BitVM2 借助 SNARK 验证器在链下为整个计算过程生成承诺，但由于比特币脚本的限制，它无法和以太坊一样一次性运行完整的 SNARK 验证流程。因此，BitVM2 将 SNARK 验证器拆分成了多个子程序，然后将每个程序嵌入 MAST 的叶子脚本中。于是，在 BitVM2 的实际运行中，证明者会先离线生成 SNARK 承诺，用于声明 “自己执行的程序计算结果是正确的”，并将这个 SNARK 承诺保存下来以作为未来应对争议的依据。随后，如果验证者对其中的某步计算存在质疑，那么他可以直接针对某片叶子中的验证器子程序发起挑战，要求证明者公开该子程序对应的输入和输出，并在链上运行该脚本进行验证。如果证明者在约定时间内没有进行公布或者公布的数据与运行后的数据不一致，那么，验证者就可以赢得证明者质押的保证金。如果在挑战期内没有验证者发起有效的挑战，那么证明者最终可以取回自己的质押金。

简单而言，初版 BitVM 需要逐步将整个计算过程披露到比特币主网上，并通过多轮交互来定位争议位置，这就会导致验证耗时长的问题。而 BitVM2 主要针对这一问题进行了优化，它通过引入 “乐观执行 + 欺诈证明” 的模式，默认计算结果正确，只有当有人发起挑战时，才会将争议部分的数据放到链上披露，并将验证交互轮次进行了压缩，从而提升了验证效率。

基于 BitVM 的创新 —— GOAT BitVM2

然而，BitVM2 在设计层面还存在着一些短板。具体体现在：

• 由于 BitVM2 将 SNARK 验证器拆分到了 Taproot MAST 结构中，一次链上验证只能对应某一局部的计算步骤，而无法像以太坊那样一次性验证整个状态转换的全局有效性。因此，对于采用 “最长链原则” 的比特币基础设施网络来说，如果恶意 Operator 节点将一个分叉链上生成的状态承诺提交给了 BitVM2 上的验证器，理论上 BitVM2 是不会去检查这一状态承诺是否来源于 “最长链” 的，而这就会造成潜在的 “双花攻击” 风险 。
• BitVM2 虽然通过引入 SNARK 验证器提升了验证效率，但是它依然基于欺诈证明机制，存在着 1- 2 周的挑战周期。[2]
• 为了保障挑战过程的有效性，参与方都需要在争议期内质押一定资产。但是由于争议期较长，这些质押的资金很难在短时间内得到释放，这样就在无形中增加了参与节点成本。同时，如果挑战结果没有出现欺诈现象（这可能是一种常态），那么验证节点也会面临付出了 “劳动” 但是却没有获得 “回报” 的局面，进而削弱挑战者的积极性。

为了应对上述问题，GOAT Network 通过结合 BitVM2 的验证架构，以及 zkVM 对 ZK 证明机制的支持，在安全性、挑战机制与经济激励这些关键问题上进行了系统性的优化，进而推动了 ZK Rollup 解决方案在比特币基础设施网络上的落地。

与 Optimistic Rollup 不同，ZK Rollup 的核心特征在于：它采用了 ZK 证明而非欺诈证明机制。证明者需要为每一批交易生成一份 ZK 证明，而验证者可以直接对该证明进行验证，这样就可以避免长时间的交互式挑战行为。

由于 BitVM2 已经将欺诈证明与 SNARK 验证进行了融合，以分段式的方式实现了 SNARK 验证器，因此，如果能够在此基础上进一步将 Rollup 完整的 ZK 证明验证逻辑嵌入到 BitVM2 的验证器中，使比特币基础设施主网能够直接确认该 ZK 证明的有效性，那么就将有望在比特币基础设施网络上实现对 ZK Rollup 模式的支持。为此，GOAT Network 在 BitVM2 的基础上进行了优化并开发了 GOAT BitVM2。

通过 GOAT Bridge 优化跨链桥机制

在前文中，我们提到，BitVM2 是一种能够在比特币基础设施网络上验证复杂逻辑执行的计算框架。在运行过程中，BitVM2 会将比特币主网作为结算层，并在争议产生时，让其承担起部分数据可用性层的职责。也就是说，BitVM2 一方面使外部系统能够继承比特币基础设施网络的安全性，另一方面也推动了比特币基础设施网络资产与外部网路之间的交互。因此，基于 BitVM2 在跨链场景下的验证能力，BitVM2 跨链协议也就此被衍生出来。

从运行机制上看，跨链桥连接了发起链和目标链两端，当资产在两端 “移动” 时并非是真的跨链转移，而是通过一些方式在一条链上锁定资产，在另一条链上释放等额资产。例如，当用户在比特币基础设施网络上锁定了一定金额的主网资产后，BitVM2 跨链协议会在 Layer2 上映射出等额的封装资产。这一过程被称为 Peg-in。而当用户想从比特币基础设施主网中解锁锁定的资产时，Layer2 上的封装资产会被销毁，而他在比特币基础设施主网上对应的资产会在通过验证后被释放。这一过程也被称为 Peg-out。由此可见，如何判断是否要释放资产，就成为了不同桥接方案的关键机制。

通常情况下，传统桥接方案会依靠多签机制来确认交易，或者在发起链和目标链上部署智能合约，然后让一组质押节点验证并执行跨链交易。而 BitVM2 跨链协议则是直接将跨链交易的正确性交由 BitVM2 的验证机制来保障，依靠 SNARK 验证器与欺诈证明的组合来实现比特币基础设施主网与 Layer2 之间资产的流通。因此可以说，BitVM2 桥接协议是一种 “信任最小化的跨链桥” 解决方案。

在跨链桥接过程中，BitVM2 设计了三种角色来保障传输过程的安全性，分别是：Operator 节点（对应 BitVM 中的证明者）、验证节点（对应 BitVM 中的验证者）以及委员会（Committee）。其中，Operator 节点负责执行工作，它需要质押资金并承诺自己会诚实执行 SNARK 验证器；然后在 Peg-out 时，将 SNARK 验证器的输出结果提交到比特币主网上，作为其申明的计算结果。随后，验证节点负责对 Operator 节点的计算结果发起挑战。而委员会则负责辅助签署交易，作为额外的安全保障。

在 BitVM2 的跨链逻辑的基础上，GOAT Bridge 进行了一些调整。

首先，BitVM2 上的 Peg-out 过程需要用户自己发起，而在 GOAT Bridge 中，当用户准备销毁其封装资产时，Operator 节点会同时在比特币基础设施主网上对其发起等额主网资产的支付行为。该过程会受到 BitVM2 验证逻辑的约束。如果验证通过，那么用户会收到对应的比特币基础设施主网资产，而其封装资产会被销毁。如果验证不通过，那么两边的行为都会回滚。在这一机制的支持下，Operator 节点可以聚合多个小额 Peg-out 一起清算，从而降低执行成本、提升跨链效率并优化用户体验。

其次，为了防止 Operator 节点在 Peg-out 环节选择对其有利的排序器集合，影响交易排序和验证过程，GOAT Bridge 要求委员每隔两周将下一组排序器的公钥列表提前打包提交至比特币基础设施主网上，以 UTXO 的形式进行广播以达到公开信息的目的。

最后，验证节点在挑战 Operator 节点后所获得的奖励，将被汇集到统一的奖励池中，由委员会统一分配，以此延续激励制度的可持续性。

多轮随机挑战机制

为了提升验证流程的可信度，BitVM2 开放了挑战机制。然而，如果出现多人同时针对同一个运算发起验证挑战，这不仅会造成资源的浪费，还会拖缓验证的效率。此外，考虑到如果在多轮挑战中 Operator 节点都没有出现欺诈行为，那么验证节点会面临付出了成本但是无法获得激励的问题。为此，GOAT BitVM2 尝试引入了一种多轮随机挑战机制来优化这一流程。

具体来说，GOAT BitVM2 将传统的 Optimistic Rollup 中存在的 1-2 周挑战期进行了拆分。它会在挑战期内随机选出一批验证节点，分为几个轮次进行挑战，每轮只有一位挑战者。例如，GOAT BitVM2 可以挑选 6 个验证节点（都需要质押少量比特币基础设施主网资产），每人分配 2 小时窗口期，要求它们一个接一个轮流验证。如果某个验证节点在自己的轮次发现欺诈行为并提交了欺诈证明，那么他就可以获得奖励。如果没有在本轮履行自己的职责则会被惩罚。

这一机制的优势在于：可以避免因为多个节点同时发起挑战而造成资源浪费，并使验证效率更高。与此同时，因为验证节点是随机筛选的，这也无形中提升了验证流程的安全性。根据官方披露，GOAT BitVM2 通过这一机制，可以将挑战窗口期压缩至 1 天。

GOAT Network 的证明引擎 —— ZKM

为了能够为 Layer2 区块生成 ZK 证明（零知识证明），GOAT Network 借助了 ZKM 团队的虚拟机产品。

ZKM 是由 Metis 基金会在 2023 年 7 月孵化的项目，其前身为 Project M，最初旨在为混合 Rollup 架构引入零知识证明解决方案，并为以太坊生态构建一个开源的基础设施层。然而，随着开发的推进，ZKM 的定位也逐渐发生了变化，不再局限于开发混合 Rollup，而是致力打造一个 “跨链验证层”，让开发者能够使用 ZK 证明对不同链的执行结果进行统一验证，从而减少对中心化跨链桥的依赖。

今年 6 月，ZKM 的核心虚拟机 zkMIPS 发布了 1.0 版本，致力于同时为以太坊基础设施网络和比特币基础设施网络生态提供服务，以构建可兼容各种链的 ZK Rollup 基础设施。这意味着，zkMIPS 的通用性得到了进一步的提升。

从实现方式上看，zkMIPS 是一个基于 MIPS32r2 指令集架构的 zkVM。zkVM 是零知识证明（ZK 证明）与虚拟机（VM）的结合，相较 zkEVM 具备更通用的特性。换句话说，zkVM 不仅能够支持智能合约与加密验证，还可以运行更通用的计算逻辑，因此，并不会只局限在以太坊生态中。目前，Polygon、RISC Zero 等团队都在推进 zkVM 的开发。

不过，不同于 RISC Zero 所采用的主流指令集 RISC-V，zkMIPS 采用了 MIPS32r2 指令集。在解释这一选择之前，我们还是先来了解一下 RISC-V 的相关背景。

RISC-V 是一个基于 RISC 原则的开源指令集架构（ISA），该指令架构起源于 Web2 计算领域，它代表着一组用于通用计算的指令。RISC-V 指令集包括了用于执行运算和逻辑、用于加载和存储操作、用于跳转等不同功能的指令，其基础指令集只有 40 多条，即使再加上模块化的扩展指令也只有几十条，因此，RISC-V 架构具有简单灵活的特征，并且完全开源，具有很强的通用性。[3]

然而，这种过于精简的特征对于想要同时服务比特币基础设施网络的 zkMIPS 而言，似乎并不是最好的选择。这是因为，虽然 RISC-V 的基础指令集非常简单，但是如果想要实现某个复杂程序的逻辑，需要写很多条指令，进而导致证明电路变得庞大，证明成本升高。而 MIP32r2 可以支持更加丰富的指令流（实现了 62 条指令），且格式更加统一，可以减少额外的步骤。此外，考虑到 RISC-V 目前仍处于不断地演化状态，对于想要追求长期稳定性、跨链可移植性、更低 ZK 证明生成成本的 zkMIPS 而言，MIP32r2 是其更好的选择。

今年 7 月，ZKM 团队再次将 zkMIPS 升级成为最新版本的 Ziren。该版本通过 GPU 加速大幅提升了 ZK 证明生成的速度，并引入分布式节点网络为并行生成 ZK 证明提供支持。

从功能层面看，Ziren 可以把使用 Rust 或 C（即将支持 Golang）语言开发的程序编译成可执行的 MIPS 指令并执行计算，并在执行的同时生成 ZK 证明，以申明计算的正确性。对于 GOAT BitVM2 而言，Layer2 每产生一个区块，都可以利用 Ziren 为其状态变更生成相应的 ZK 证明。Operator 节点可以在需要时将这些逐块生成的证明聚合成一个 SNARK 证明并提交到比特币主网上。根据官方最新数据显示，Ziren 能够在约 2.6 秒内为一个 Layer2 区块生成 ZK 证明，Operator 节点聚合一个批次的 ZK 证明时间约为 2.7 秒，而完成从聚合证明到提交至比特币主网的时间约为 10.38 秒。由此可见，这一性能参数为 GOAT BitVM2 Beta 测试网的实时证明能力提供了可行性支撑。

借助 Universal Operator 实现去中心化排序

那么，GOAT Network 又是如何将运行在其网络上的数据提交到比特币基础设施网络，进而继承比特币主网安全性的呢？这就需要利用到 GOAT Network 的去中心化排序器机制了。

由于作为 Layer2 的 Rollup 会帮助 Layer1 主网处理交易请求，因而，Layer2 需要对其网络上 Mempool 中等待的交易数据进行排序，以决定如何将它们打包进区块。包括 Arbitrum 和 Optimism 在内的很多早期 Rollup 都采用了中心化的方式来处理排序问题，即使用单一的官方排序器，然后按照 “先到先处理（FCFS）” 的模式对交易数据进行。这种方式可以有效保持交易的秩序以及处理的效率，但是会存在中心化的风险，一旦排序器节点掉线就可能会导致整个网络在短时间内无法出块。

除此以外，如何排序以及由谁来排序，往往会涉及到 MEV 的争夺问题。MEV（Maximal Extractable Value 最大可提取价值）是一种与经济利益相关的行为概念，它是指在区块创建的过程中，PoW 网络中的节点或者 PoS 网络中的验证者、区块构建者会通过包含或排除区块内的交易，改变区块内的交易顺序来提取超过标准区块奖励和 Gas 费用的价值。采用单一排序器就意味着从中产生的 MEV 将归该排序器所有，这无形中也会削弱节点的收益。

为此，GOAT Network 将挑战者的轮换机制扩大到了整个网络的参与节点中。在 GOAT Network 的实际运行中，存在着多个角色，包括有：Committee（委员会）、Sequencer（排序器）、Operator（操作节点）、Challenger（挑战节点）、Watchtower（守护节点，从 Sequencer 候选集合中挑选出来的一类挑战者）以及 Relayer（中继器）。这些节点分工不同，所负担的成本和享受的权益也不相同，例如，Operator 节点的对于算力的需求远高于其他角色，而排序器节点却掌握着 MEV 收益。

为了平衡节点之间的权利和成本压力，降低因为某类节点数量过少而产生的集中化风险，GOAT Network 引入了 Universal Operator（通用操作节点）的概念，试图将所有不同角色统一管理，允许节点轮换担任不同职责，以此来平衡不同节点之间的成本和收益，进一步调动节点的积极性。这意味着，GOAT Network 的节点不会是固定的排序器或者验证者节点，而是轮流来承担职责。根据设计，Universal Operator 需要先进行质押，随后再按照轮次随机分配到不同角色。不过，节点分配到角色的概率会与它们的质押份额相关，例如，如果某节点质押的资产占到了总质押池的 5%，那么他将有约 5% 的概率成为排序器节点，5% 的概率成为操作节点，5% 的概率成为挑战节点，以此类推。这样一来，节点可以轮流承担算力成本，也可以轮流享受权益。

然而，这一流程中也会存在一些潜在的问题，例如，不同运营节点的硬件性能不同，导致执行速度不同。为了解决这一问题，GOAT Network 设置了一种超时机制，如果某个挑战者或者排序器节点没能按时完成任务，那么系统会直接切换到下一个节点，并对本轮没有完成任务的节点进行惩罚或者失去下一次担任该角色的机会。

利用 EIP-1559 降低 Gas 费用

除此以外，GOAT Network 在 Gas 费用结构上也进行了一些优化，该团队试图通过利用 EIP-1559 机制来降低费用。

EIP-1559 是一项于 2019 年被提出的有关调整 Gas 计费方式的以太坊改进提案，并在 2021 年 8 月 5 日作为伦敦升级的核心内容正式上线。

在 EIP-1559 被采用之前，以太坊的 Gas 的费用模式本质上是一种拍卖机制：Gas Price（指用户愿意为每个 Gas 单位支付多少费用）× Gas Limit（指用户愿意为这笔交易支付的最大 Gas 数量，一般来说，实际消耗的数量会小于这一上限）。[4] 如果用户给出的 Gas Price 越高，那么节点会优先打包他的订单。随着网络拥堵情况加剧，用户就需要不断提升 Gas 费用。这样就会导致费用波动性极大，使用户难以预测应该支付的 Gas 费用，而且对于节点来说，这种波动性也会造成不良竞争，甚至可能威胁到以太坊网络的公平性与稳定性。

因此，EIP-1559 将 Gas 费用拆分为了基础费用（Base Fee）和区块打包者小费（Tip）两部分，也就是以太坊网络现在使用的费用结构。其中，基础费用是用户必须支付的费用，其金额由算法控制，该部分费用会被直接燃烧以降低以太坊网络资产的总量，而区块打包者小费则是用户愿意为加速打包交易而支付的额外费用。这种方式可以让 Gas 费用变得更加精确和可控。

GOAT Network 将这一模式引入了自己的 Layer2 网络。该网络的 Gas 费用也包含两个部分：基础费用以及区块打包者小费。

其中，为了能够兼容以太坊生态的工具，GOAT Network 直接采用 EIP-1559 标准的逻辑来计算基础费用，使用了 Wei（以太坊中最小的单位）为单位来表示 Gas 费用，但是在实际结算环节会换算成为比特币基础设施网络资产（即 BTC）来进行支付。但是，GOAT Network 不支持 EIP-4844，因而没有需要使用 blob 而产生的费用。此外，与以太坊网络的做法不同，GOAT Network 不燃烧基础费用部分，而是将其纳入统一奖励池，后续再作为激励重新分配给节点。

小结

由此可见，GOAT BitVM2 作为 GOAT Network 的核心执行系统，它试图从三个方面克服 BitVM2 的瓶颈问题：

1、借助于去中心化排序器机制来降低 Operator 节点实施双花攻击的风险；

2、通过引入 ZK 证明机制来提升验证效率，并在挑战阶段引入多轮随机挑战机制来增加挑战者作恶的成本；

3、通过 Universal Operator 的设计来优化参与调整节点的激励策略。

从整体来看，GOAT Network 作为比特币基础设施网络的 Layer2 扩容方案，它通过结合 BitVM2 和 ZKM 分别解决了如何在比特币基础设施网络中验证程序的计算逻辑、实现跨链交互，以及如何生成 ZK 证明等方面的问题，不仅在开发层面保持了对以太坊 EVM 的兼容性，还同时继承了比特币主网的安全性。同时，GOAT Network 还利用通用型 Operator 机制将节点的成本和权益进行分摊，以独特的方式实现了去中心化的排序机制，进而在效率和去中心化之间取得了一种平衡。除此以外，GOAT Network 还通过引入 EIP-1559 模型将其网络的 Gas 机制进行了优化，为节点引入了可持续性的竞争模式。

值得注意的是，今年 7 月，BitVM3 白皮书正式发布，它在 BitVM2 的基础上大幅优化了性能与效率，将原本需要放在链上进行的完整验证过程进行了进一步的链下移植，只将最小化的争议数据放在链上。具体来说，在 BitVM2 中，验证一个 SNARK 证明通常需要构造一笔约 4MB 大小的交易，而经过 BitVM3 的优化，这一数据规模被压缩到了 KB 级别，相当于将争议成本降低了近 1000 倍，同时，节点需要质押的成本也因此得以大幅降低。这就意味着，在 BitVM3 的支持下，需要上链的数据体积将变得更小，争议成本将变得更低，而 ZK 证明的验证效率能够得到大幅提高。因此，在比特币基础设施网络上构建 ZK Rollup 也具备了实际可行性。可以说，BitVM3 的出现将发挥更加深远的意义。

根据官方的披露，GOAT Network 已经基于 BitVM3 进行了优化与落地，将其从 “实验性概念” 推动至 “可部署阶段”。这一动作不仅提升了自身的验证效率，也进一步推动了 BitVM 技术的实用化进程。如果说，基于 BitVM2 构建的 Rollup 还带有一定乐观元素的话，那么实现对 BitVM3 的支持，则意味着 GOAT Network 正在逐步过渡到真正意义上的 ZK Rollup 架构。

GOAT Network 的产品进展及生态发展情况

为了实现比特币基础设施网络与 GOAT 网络之间的高效互操作性，2025 年 7 月 31 日，GOAT Network 的测试网 Testnet3 Beta 正式上线。该网络的推出也正式标志着 GOAT Network 实现可支持 “实时证明” 比特币 ZK Rollup 愿景的落地。这也意味着，通过借助 GOAT Network，用户不需要再经历较长的挑战周期，而是能够及时地完成验证，从而享受到流畅的用户体验。

根据 2025/9/15 最新的数据显示，目前 Testnet3 Beta 已经产出超 730 万个区块，最近 6 个区块生成 ZK 证明的平均时间约为 2.17 秒，近 6 个证明聚合耗时约为 2.67 秒，而最近一个 SNARK 证明生成耗时约为 9.71 秒。由此可见，在当前实际运行过程中，Testnet3 Beta 的表现已经稳定在了一个相对较快的速度上。

笔者特别提醒：本文仅为帮助读者了解 GOAT Network 的技术原理与形成原因，旨在推动 Web3 与区块链产业合规发展，并不构成任何提议和要约，并请您知晓发行、参与投资 Token 这一行为在不同国家和地区均有不同严苛程度的法规要求和限制，尤其在中国大陆发行 Token 涉嫌 “非法发行证券” 行为（中国大陆读者强烈建议阅读《中国大陆涉及区块链与虚拟货币相关法律法规整理及重点提要》），因此请您勿以此信息进行相关决策，并请您严格遵守您所在国家和地区的法律法规。

截至 2025/9/15 为止，GOAT Network 官方已经公布了 66 个生态合作对象，覆盖了 DeFi、基础设施、跨链桥、链游等多个领域。其中，全球节点基础设施提供商 RockX、区块链基础设施公司 BenMo 和 HashKey 集团旗下云基础设施服务 Hashkey Cloud 是目前 GOAT Network 已经披露的合作排序器节点运营商，负责为 GOAT Network 网络中的交易排序、区块生成、ZK 证明的执行与验证等提供支持。

GOAT Network 在产品层面面临的潜在挑战

然而，在比特币基础设施网络上构建 ZK Rollup 毕竟还处于探索阶段，GOAT Network 也会因此而面临一些潜在的风险挑战。

例如，为了保障系统的正常运转，GOAT Network 虽然在其节点轮换策略中规定，当某个节点超时后，系统会自动切换到下一个节点。但是网络中的节点需要轮流担任不同的节点角色，尤其是 Operator 节点，这无形中会对节点的计算性能提出要求。虽然节点在担任 Operator 节点轮次中的损失可以通过充当算力要求较低、激励相对较高的排序器节点获得补充，从而在一定程度上平衡受益，但是随着系统的长期运行，节点依然会形成一种 “优胜劣汰” 的趋势，最终或可能只剩下高性能节点。

另外，GOAT Network 高度依赖 BitVM 来为比特币基础设施网络提供对智能合约的支持。然而，BitVM 本身仍处于持续优化阶段，其性能、稳定性都存在不确定性，这些因素都可能会对 GOAT Network 产生直接的影响。

除此以外，当前市场上，基于 BitVM 构建的 Layer2 并不只有 GOAT Network，还存在着其他直接竞品。同时，为比特币基础设施网络提供智能合约支持的也不限于 BitVM，这就意味着，GOAT Network 或将在未来发展中面临激烈的竞争压力。

GOAT Network 与其他扩容方案的横向对比

刚刚提到，随着 BitVM 的落地和发展，除了 GOAT Network 以外，还有更多项目正在迈入同样的发展路径中。这其中就包括有：Citrea、Alpen、Hemi Network 等。那么，这些项目与 GOAT Network 究竟有何区别？

Citrea 是一条比特币 ZK Rollup 网络，它通过 BitVM 机制在比特币基础设施网络上进行乐观验证，并将 Layer2 状态锚定至比特币主网。Citrea 采用 RISC Zero 虚拟机来实现 EVM 兼容性，并计划实现对更多虚拟机的支持。此外，Citrea 还引入了多个排序器节点来实现去中心化机制。

Alpen 是一条以比特币基础设施网络为结算层的 EVM 兼容 ZK Rollup，它采用了比特币主网来作为其状态承诺和有效状态转换证明存储的基础层。为了实现比特币基础设施网络和 Aplen 网络之间的跨链传输，Aplen 团队推出了比特币桥接协议 Strata Bridge，该桥同样借鉴了 BitVM2 的验证和争议解决机制。同时，Aplen 团队也正在开发基于乐观机制的验证器，以便在不同应用场景中保持性能和安全性之间的平衡。

Hemi Network 是一条模块化的 Layer2。它试图将比特币基础设施网络与以太坊基础设施网络作为两大底层支柱，然后整合出一个统一的网络，使用户和开发者既能继承比特币基础设施网络的安全性，又能够发挥以太坊网络中在智能合约方面的能力。Hemi Network 在 EVM 的基础上开发了自己的 hVM 虚拟机，尝试将完整的比特币基础设施网络节点直接集成到 EVM 中，使其具备访问比特币基础设施网络数据的能力。根据 Hemi Network 官方的计划，该团队将引入 BitVM 机制来使用 ZKP 证明比特币基础设施网络、以太坊基础设施网络以及 Hemi Network 状态部分的内容。

由此可见，虽然上述项目都引入了或者正在引入 BitVM 机制，但是它们之中与 GOAT Network 类似，明确定义为比特币 ZK Rollup 的有 Aplen 和 Citrea。但事实上， Aplen、Citrea 与 GOAT Network 在定位上依然存在着差别： Aplen 以及 Citrea 主要通过跨链桥将 Layer2 的状态变化锚定到比特币基础设施主网中，进而发挥比特币基础设施网络作为数据可用性和结算层的作用。也就是说，它们关注的重点是如何将 Layer2 的状态变动锚定到比特币主网上，获得来自比特币网络的安全性和可验证性。但是，GOAT Network 主要强调的是实时生成 ZK 证明的能力，力图通过提升网络性能，证明 ZK Rollup 在比特币基础设施网络上的实际可用性。因此，Aplen、Citrea 与 GOAT Network 未来也将迈向不同的产品路径。

未来展望

从本质上来说，GOAT Network 构建比特币 ZK Rollup 的核心目标是为了进一步释放比特币基础设施网络生态价值，为比特币生态注入更多创新的空间。虽然近日来，全球在区块链相关的政策上开放了更多包容性，但是对于分布式金融相关产品的合规性和监管策略依然尚未明朗。在这一背景下，GOAT Network 在持续推进技术创新的同时，需要时刻确保自身的发展符合未来的监管框架。

值得注意的是，今年 4 月，Vitalik Buterin 在其文章 《Long-term L1 execution layer proposal: replace the EVM with RISC-V》中提出了使用 RISC-V 代替 EVM（以太坊虚拟机）的可能性。这意味着以太坊或将迎来重要转型 —— 其核心计算层将面临全面重构，ZK 证明系统将有望成为以太坊的核心计算框架。这对于 GOAT Network 来说，既是机遇也是挑战。这是因为，GOAT Network 当前所使用的 ZKM 并未基于 RISC-V 指令集构建，这在未来是否会面临跨链生态集成时的兼容障碍仍存在不确定性。不过，GOAT Network 在比特币生态中押注 ZK 技术的策略，将有望迎合这一趋势的发展方向。

不止如此，以太坊基金会也于近日向 zkEVM 团队提出了 “实时证明” 的标准。该标准明确了主网区块的延迟率、节点的成本投入、证明大小等参数标准，致力于强化 ZK 技术在主网层面的可行性与效率。例如，该标准规定，证明大小需要控制在 300KB 以内，而节点的硬件初始采购成本不超过 10 万美元。这与 BitVM3 所优化的目标是高度一致的，即压缩验证过程中需要上链数据的大小，并降低交互成本。因此，GOAT Network 在比特币基础设施网络上探索 “实时证明” 机制，不仅与以太坊的技术演进路线相呼应，而且也展示了 ZK 技术在比特币基础设施网络生态中的潜能，同时满足了主流应用开发者对高效率交互方面的需求。在这一趋势下，GOAT Network 能否在未来释放更大的潜力与价值，也同样值得人们持续关注与期待。

参考文献

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[18] 以太坊或迎史上最大升级：EVM 下线，RISC-V 接管

[19] 比特币扩容方案 BitVM 万字研报：能否全面解锁比特币的可编程未来？全景式拆解其发展历程、技术原理、落地应用和未来挑战

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