Stacks — 透過 Nakamoto 發布進入下一階段

免責聲明：本報告內容代表作者的觀點，僅供參考。本報告並非旨在推薦購買或出售代幣或使用協議。本報告中的任何內容均不構成投資建議，不應被視為投資建議。

1. 比特幣網絡的新可能性

2023 年初，序數幣引入比特幣網絡引發了一場關於利用網絡區塊空間的新方法的熱烈討論。到同年 5 月，BRC-20 的需求激增導致網絡暫時無法處理區塊，促使全球最大的中心化交易所幣安暫時停止比特幣提現。

“序數”一詞源於 ordinal 一詞，意為“表示序列中位置的數字”，指的是 Casey Rodarmor 於 2023 年 1 月開發的一項協議。Rodarmor 使用比特幣腳本，將數據任意附加到比特幣最小單位 satoshis。這項創新允許將文本、圖像、音頻、視頻和代碼直接存儲在比特幣區塊鏈上，從而導致比特幣生態系統中以太坊上常見的 PFP NFT 集合激增（點擊此處瞭解更多詳情）。

在 Ordinals 問世一年後，比特幣網絡上發行的三個 NFT 集合已進入市值前十名（NodeMonkes、Runestone、Bitcoin Puppets），展示了其作為真正的智能合約平臺的潛力。

1.1 比特幣 L2 和堆棧

因此，許多聲稱是基於比特幣的第 2 層 (L2) 解決方案的項目應運而生。截至本文撰寫之日 4 月 15 日，DefiLlama 上歸類為“比特幣側鏈”的項目數量為 11 個，總鎖定價值 (TVL) 接近 9 億美元。關於這些項目是否有效地以比特幣作為第 1 層 (L1) 發揮 L2 的作用，目前仍存在爭議，但 TVL 的快速增長和新項目的激增表明市場對比特幣敘事的興趣日益濃厚。

其中，Stacks 的增長尤為引人注目。Stacks 於 2017 年推出，自 2021 年以來一直致力於在比特幣網絡上實現智能合約。在以下部分中，我們將探索 Stacks 的發展軌跡以及即將推出的重大升級，即“Nakamoto 版本”。

2. Blockstack，Stacks 的開端

2017 年，完成博士學位的 Muneeb Ali 發佈了 Stacks（當時稱為 Blockstack）的原始白皮書，並通過 CoinList 上的代幣銷售成功籌集了 5200 萬美元。在此之前，早期團隊曾直接在比特幣 L1 上構建協議和應用程序。該項目名稱為 Onename，它在比特幣網絡上啟用了去中心化的名稱和個人資料頁面。這一經驗促成了 2017 年 Stacks 的設計，當時團隊將重點轉向創建更強大的平臺。

Blockstack 指出，現有的互聯網採用中心化數據存儲和管理方式，利用區塊鏈技術實現用戶對自己數據擁有主權的去中心化網絡，因此希望創建一個類似以太坊的區塊鏈層，讓開發者可以輕鬆開發 dApp。

與此同時，Blockstack 生態系統代幣 Stacks (STX) 的發售於 2019 年根據 A+ 條例獲得美國證券交易委員會批准，該公司成功籌集了 2300 萬美元。這是美國證券交易委員會批准的首個代幣發售，因此該公司在監管框架內發行代幣的努力引起了市場的關注。

從 2018 年到 2020 年，Stacks 團隊致力於構建為項目提供支持的強大基礎設施。Stacks 旨在充當比特幣的編程層，作為具有跨鏈共識的區塊鏈運行，與比特幣網絡無縫集成。該團隊還開發了 Clarity，這是一種專為 Stacks 生態系統量身定製的安全編程語言。在此期間，Stacks 獲得了知名投資者的支持，包括 Union Square Ventures、哈佛捐贈基金、Winklevoss Capital、Naval Ravikant 以及業內其他知名人物。

3. Stacks 2.0

Ali 上週在紐約舉行的 Messari Mainnet 會議上告訴 Decrypt：“我認為比特幣是最好的、最去中心化的貨幣層”，並補充說，目前流通的所有比特幣中有 1% 是以以太坊上的包裝比特幣(wBTC) 形式發行的。“這顯然意味著在智能合約中使用比特幣是有需求的……與其試圖將比特幣以包裝的方式帶入某個智能合約鏈，為什麼不直接將智能合約功能帶入比特幣呢？”—— 比特幣 DeFi？Decrypt Stacks 創始人 Muneeb Ali 表示，這是一回事

2021 年 1 月，Blockstack 推出了 Stacks 2.0 主網，將自己重塑為 Stacks 網絡。正如 Muneeb Ali 在採訪中所見，Stacks 2.0 的構想目標是在不改變比特幣本身的情況下將智能合約功能集成到比特幣網絡中。該鏈的設計旨在繼承比特幣網絡的去中心化和安全性，同時通過添加智能合約功能來增強其可擴展性。

3.1. 轉移證明（PoX）

Stacks 的共識機制被稱為轉移證明（PoX），這是一項核心創新，旨在繼承比特幣網絡的安全性，可以看作是銷燬證明（PoB）的延伸。PoB 是在工作量證明（PoW）環境中的一種共識機制，礦工銷燬該網絡的加密貨幣以參與挖礦競爭。

與 PoB 中礦工銷燬比特幣不同，在 PoX 模型中，礦工將自己的比特幣轉給參與 Stacking 過程的 STX 持有者。礦工運營 Stacks 節點，並使用比特幣網絡作為創建和挖礦的錨鏈。PoX 機制的工作原理如下：

• 註冊：礦工將共識數據傳輸到網絡，註冊為挖礦候選人。
• 承諾：註冊礦工通過將比特幣轉移到 STX 代幣持有者池來參與挖礦競賽。
• 選舉：選擇一名礦工，使用可驗證隨機函數 (VRF) 在 Stacks 區塊鏈上創建一個新區塊。
• 組裝：選定的礦工生成一個區塊並獲得 STX 代幣作為獎勵。

通過選舉過程，當選的礦工不僅將 Stacks 鏈上所有新交易的哈希記錄到比特幣區塊中，而且還遵循 PoX 模型幫助維護比特幣網絡和 Stacks 鏈的安全。此方法在比特幣網絡上的礦工和 Stacks 鏈上的 Staker 之間建立了激勵系統。“Stacking”類似於權益證明 (PoS) 網絡中的“staking”，但不同之處在於 STX 被鎖定以獲得錨鏈代幣 BTC 的獎勵。礦工和 stacker 的詳細角色如下：

[礦工]

1. 礦工將 BTC 轉移到 stacker 以接收 Stacks 區塊上累積的交易費和區塊獎勵。
2. 他們轉移的BTC數量決定了他們在挖礦競賽中獲勝的概率，這個過程採用了VRF。
3. 當選的礦工有權在 Stacks 鏈上生成新區塊並流式傳輸微區塊。
4. 當選的礦工將獲得 STX 和交易費作為區塊獎勵。

[堆疊器]

1. 堆垛機按照指定的週期鎖定其 STX。
2. 他們可以選擇獨立堆疊或與其他堆疊者合併他們的 STX，具體數量與鎖定的 STX 數量成比例。
3. Stackers 提供一個 BTC 地址來接收 BTC 獎勵，獲得獎勵的概率與堆疊的 STX 數量成正比。
4. 經過設定的鎖定週期後，堆疊的STX將被解鎖。

3.2. 比特幣L2？

Stacks 2.0 的推出和 PoX 機制的引入標誌著其作為比特幣網絡智能合約平臺的功能。然而，由於幾個細微差別，將其嚴格歸類為比特幣網絡上的 L2 具有挑戰性：

• Stacks 2.0 擁有自己的代幣和與比特幣網絡分開的安全預算。
  • 安全預算是指為維護網絡完整性而分配的資源，包括挖礦獎勵、運營成本和網絡費用。
• 與以太坊和其他生態系統的 L2 不同，資產轉移並不在 L1 安全衛士的驗證下進行。

由於這些原因，很難將 Stacks 2.0 歸為與傳統 L2 相同的類別。此外，Stacks 鏈上的交易最終在比特幣網絡上結算，這也不太符合側鏈類別。Stacks 聯合創始人 Muneeb Ali 在2021 年 Decrypt 採訪中將 Stacks 鏈稱為“第 1.5 層”。

比特幣網絡並非以智能合約平臺開始的，因此不會像以太坊和 EVM 鏈那樣嘗試通過智能合約引入或增強可擴展性。根據 Spartan Group 2023 年 12 月的報告《比特幣層 — 無信任金融時代的掛毯》 ，可以更清楚地理解比特幣 L2 的區別。

報告中介紹的比特幣L2三難困境由以下組成部分定義：

1. 開放網絡：採用開放網絡模型，而不是聯合模型。
2. 無新令牌：不引入新令牌。
3. 完整 VM/全局狀態：應用“全局狀態”方法代替有限的鏈下合約。

Stacks 雖然引入了新代幣（STX），違反了條件 2，但滿足條件 1 和 3，將其定位為比特幣 L2 解決方案。相比之下，閃電網絡滿足條件 1 和 2，但採用“本地共識”方法，交易僅在 P2P 網絡內記錄，因此不滿足條件 3。

這是 Nakamoto 發佈之前 Stacks 連接比特幣網絡的方式，隨著 Nakamoto 的發佈，他們正在更接近理想的比特幣 L2。

4. 邁向 Nakamoto 版本的 Stacks 3.0

4.1. Stacks Chain 現存的問題

Stacks 鏈的獨特結構，雖然使其能夠作為比特幣網絡的智能合約平臺發揮作用，但也帶來了系統性問題。這些問題包括：

• 安全模型
  • 與擁有大量安全預算的比特幣網絡不同，Stacks 鏈採用由 Stacks 礦工支付的 BTC 定義的單獨預算運行。這種對礦工預算的依賴增加了安全風險。
• 性能和可擴展性
  • Stacks 鏈和比特幣網絡之間的轉移證明（PoX）機制和其他連接結構增強了去中心化和安全性，但對鏈的性能和可擴展性造成了限制。
  • 礦工選舉過程將新區塊創建與比特幣緩慢的區塊生成周期聯繫起來，從而引入了較高的交易確認延遲，影響了用戶體驗並使 dApp 的入門變得複雜。
• 礦工可提取價值（MEV）問題
  • 持有大量比特幣哈希率的比特幣礦工可能會審查其他 Stacks 礦工的承諾交易（參與 STX 挖礦競賽的 BTC 交易），從而讓他們能夠確定性地確保 Stacks 獎勵和交易費用。

4.2. 主要目標和設計變更

4.2.1. 主要目標

Nakamoto 版本是計劃於今年進行的一次重大升級，旨在解決 Stacks 鏈的上述問題，增強鏈的性能和安全性。主要變化包括：

• 快速阻止時間
  • 通過將礦工選舉過程與區塊生成分離，區塊內的交易確認時間從幾分鐘縮短到幾秒，從而允許礦工在下次選舉之前生成多個區塊。
• 通過比特幣最終性實現交易安全
  • Stacks 交易通過比特幣網絡的哈希算力實現安全性，這意味著交易在比特幣區塊鏈上結算，確保最安全網絡的不變性。
• 提高對 MEV 的抵抗力
  • 完善了 BTC 對 STX 獎勵的競標機制，緩解礦工選舉過程中的 MEV 問題，改變礦工選舉算法，防止比特幣礦工獲得不當優勢。

4.2.2. 區塊生成機制和 Stacker 角色的變化

在之前的系統下，Stacks 鏈上生成的區塊直接與比特幣區塊綁定，導致區塊生成和交易確認時間緩慢。

Nakamoto 發佈後，引入了“基於任期的區塊生產”機制，允許當選礦工在單個比特幣區塊週期內生產多個 Stacks 區塊，從而解決了這些問題。此機制將區塊生成和確認時間大大縮短至約 5 秒，從而大大增強了 Stacks 鏈的可擴展性。

在這個新系統中，堆疊者負責驗證礦工任期內產生的每個區塊，從僅僅鎖定 STX 代幣轉變為主動驗證、存儲、簽名和廣播每個區塊。這一新角色顯著改變了礦工和堆疊者之間的動態，如下所述：

1. 礦工將BTC傳輸給堆疊器並參與挖礦選舉過程。
2. 在礦工當選後，一項“任期變更”交易將授予新礦工任期。
3. 礦工在幾秒鐘內生成區塊，並且必須在驗證過程中收集來自堆疊者的簽名。
4. 驗證一個區塊需要超過 70% 的 stackers 的簽名。

4.2.3. 鏈結構變化和實現比特幣最終性

Stacker 現在充當簽名者，通過在任期變更或挖礦選舉過程中僅簽署最新的有效區塊來確保區塊鏈的連續性，防止礦工任意分叉。

此外，在任期內，礦工必須在“提交”交易中包含索引塊哈希，其中包含上一任期內記錄的第一個 Stacks 塊的哈希。然後，此索引哈希將記錄在比特幣區塊鏈上，並不斷更新 Stacks 區塊鏈在任期內的歷史記錄。

最終，這種結構意味著在第 N 個任期內提交的交易將在第 N+2 個任期內記錄在比特幣區塊鏈上，這使得逆轉 Stacks 交易與逆轉比特幣區塊一樣困難。該系統符合傳統的 L2 特性，在繼承比特幣網絡的安全性的同時提供快速交易批准。

4.2.4. 解決比特幣 MEV 問題

在 Nakamoto 發佈之前，MEV 問題就出現了，因為 F2Pool 等比特幣礦工可以審查其他 Stacks 礦工的承諾交易，操縱自己的 BTC 出價以確保區塊獎勵和交易費。這不僅減少了 Stackers 礦工的 BTC 獎勵，還降低了挖礦過程的可靠性。

Nakamoto Release引入了增強挖礦過程公平性的標準：

• 礦工參與最近區塊的情況
  • 為了在任期變更期間獲得礦工選舉資格，需要參與至少 10 個最近區塊的挖礦選舉過程，從而培養穩定的挖礦社區並阻止挑選鏈獎勵。
• 過去投標中值法
  • 礦工被選中的概率取決於最近 10 個區塊記錄的所有 BTC 出價金額的中位數，從而防止礦工通過異常出價獲得區塊獎勵。
• 絕對出價總額
  • 選擇過程考慮投標的絕對總數，而不僅僅是可變的投標金額，以確保採礦選舉在穩定的經濟基礎上進行。

這些措施旨在通過引入這些標準來緩解 MEV 問題，從而提高 Stacks 區塊鏈挖礦過程的透明度和可信度。

4.3. 中本聰發佈計劃

繼 2022 年底發佈 sBTC 和 Nakamoto Release 白皮書之後，Stacks 基金會及其開發團隊花費了大量時間為 Nakamoto Release 做準備。如圖所示，到 2024 年 2 月，Nakamoto Release 的功能已完成並集成到測試網中（ Nakamoto Milestone 0.3 下名為 Argon ）。從那時起，Nakamoto Release 更新的推出一直在積極推進。

Nakamoto 發佈包含兩個階段，每個階段都涉及一次硬分叉。這兩個階段分別稱為實例化和激活，代表了一項計劃，該計劃旨在通過允許在完全激活功能之前進行最後的調整來修復錯誤，從而最大限度地減少鏈環境的中斷。

4.3.1. 原發布計劃

• 第一階段：實例化
  • 雖然 Nakamoto 版本的大部分代碼（包括升級的轉移證明機制 pox-4）都已應用，但功能尚未激活。
  • 簽名者和合作夥伴至少有兩個質押週期來註冊 pox-4 合約。在此期間，將對已註冊的簽名者進行監控，以確保他們在進入激活階段之前正確驗證區塊。
• 第 2 階段：激活
  • 此階段涉及通過應用 Nakamoto 發佈更新和激活 Nakamoto 規則來激活基於簽名者的系統、快速區塊和比特幣最終性。
  • “中本聰規則”是指區分中本聰發佈前後的整體邏輯。

4.3.2. 計劃調整後的新一輪發射計劃

第一階段升級 Instantiation 於 4 月 22 日啟動，假設沒有發現重大 Bug，Instantiation 順利結束，第二階段升級原計劃於 5 月中旬啟動。但隨著第一階段的推進，發現了與 Signer Resiliency/Recovery 系統相關的改進，Stacks 基金會於 5 月 1 日宣佈對原計劃進行修訂，主要內容如下：

• 最初的 Nakamoto 發佈計劃僅包括一個基本的簽名者恢復系統來開始激活階段。
• 在實例化期間簽名者入職後，人們認識到需要一個高級簽名者恢復系統。該系統的升級計劃於 2024 年底（Nakamoto 版本激活後）完成。
• 在 Nakamoto 發佈激活階段之前還需要額外八週的開發時間，簽名者恢復系統代碼計劃於 7 月 15 日完成，Nakamoto 發佈激活計劃於 8 月 28 日完成。
• 新的工作和時間表將提供一些關鍵好處，例如，提高礦工對簽名超時和簽名者不良響應的彈性，更好地處理簽名者的響應能力和密鑰丟失情況，改進礦工生產和處理任期延長的方式，以及網絡反熵和閃存塊處理。

修改後的計劃涉及為期八週的代碼開發期，於 7 月 15 日結束，中本聰版本的激活階段最初計劃於 5 月中旬進行，現在大約在三個月後的 8 月 28 日開始。幸運的是，原計劃在第三季度進行的 sBTC 升級仍將在激活階段開始四周後按計劃進行。

5. sBTC：Stacks L2 過渡的最後一塊拼圖

預計 5 月份將全面啟動 Nakamoto Release，這對於 Stacks 鏈性能的顯著提升以及實現 Stacks 區塊的比特幣最終性至關重要。然而，要真正發揮比特幣網絡 L2 的作用，僅靠 Nakamoto Release 是不夠的。

在 Nakamoto 發佈後，Stacks 將類似於一個主權彙總環境。然而，要真正發揮比特幣智能合約平臺和 L2 的作用，必須能夠直接在鏈上集成和利用比特幣的原生資產 BTC。Stacks 創始人 Muneeb Ali 強調了在不改變比特幣 L1 的情況下將 BTC 移入和移出各個層的難度，並建議將掛鉤機制應用於 BTC（即 sBTC）的去中心化和開放的簽名者群體將是最接近無信任橋樑的方法。

sBTC 基於兩個主要特點在比特幣網絡和 Stacks 鏈之間連接 BTC 資產：

• 1：1 可兌換性：只要 Stacks 鏈可運行，sBTC 和 BTC 始終可以以 1：1 的比例進行兌換。
• 開放會員資格：任何人都可以參與 sBTC 協議，並且沒有任何中心化實體控制 BTC 的保管。

與現有的 Stacks 鏈 BTC 相關資產（如 xBTC 或 aBTC）不同，這些資產在橋接過程中需要集中管理或多重簽名，而 sBTC 利用轉移證明機制的堆疊者作為簽名者組來促進近乎無需信任的 BTC 橋接。

sBTC 更新和實施計劃於 2024 年第三季度進行。Nakamoto 發佈和 sBTC 更新是 Stacks 實現其雄心勃勃的目標（即轉變為完整的比特幣網絡智能合約平臺）的關鍵里程碑。強烈建議關注 Stacks 鏈的進展，因為它旨在成為真正的比特幣 L2 和利用休眠 BTC 的智能合約平臺。

<參考文獻>

• 堆棧文檔
• Stacks：智能合約的比特幣層
• sBTC：比特幣無需信任的雙向掛鉤設計
• Jeff Benson 和 Daniel Roberts， 《比特幣 DeFi？Stacks 創始人 Muneeb Ali 表示，這是一件大事》 ，Decrypt
• Katelyn Peters， Blockstack（Stacks）：它是什麼，它如何工作，常見問題解答，Investopedia
• muneeb.btc 推文
• 輕推文
• Stacks， Nakamoto 發佈交易的展示平臺
• Stacks， Nakamoto 升級後 Stacks 的下一步是什麼
• 斯巴達集團， 《比特幣層：無信任金融時代的脈絡》
• Mitchell Cuevas、 Nakamoto 激活：預計額外開發時間 8 周、Stacks Foundation