Stacks — 關於 Stacks 和 Nakamoto 試圖變成蝴蝶的寓言。

免責聲明：本報告內容反映作者觀點，僅供參考，無意推薦買賣代幣或使用協議。本報告中的任何內容均不構成投資建議，且不應被解釋為投資建議。

1. 比特幣網絡展現新的可能性

2023 年初，比特幣網絡上“序數”的出現引發了有關網絡區塊空間新方法的討論。同年5月，BRC-20需求爆發式增長，導致比特幣網絡一度無法處理區塊，導致全球最大中心交易所幣安不得不暫時暫停比特幣提現我也這麼做了。

Ordinals，其名字來源於ordinal這個詞，意思是“代表順序的數字”，是Casey Rothermore在2023年1月應用比特幣腳本創建的協議，是比特幣中最流行的一個協議，它實現了允許任意附加的功能。數據到一個小單位，satoshi。通過Ordinals，文本、圖像、語音、視頻和代碼都可以存儲在比特幣區塊鏈上，從而在比特幣生態系統中創建大量常見於以太坊上的PFP NFT集合（詳情請參閱Going ）。

現在，在 Ordinals 出現大約一年後，比特幣網絡上發行的 NFT 集合中有 3 個按市值排名進入所有 NFT 的前 10 名（NodeMonkes、Runestone、Bitcoin Puppets），顯示出它們作為智能合約平臺的潛力它在名義上和現實上都在顯現。

1.1.比特幣 L2 和堆棧

相應地，基於比特幣網絡倡導L2的項目也紛紛出現。據 defillama 稱，截至 4 月 15 日撰寫本文時，共有 11 個項目被歸類為“比特幣側鏈”，總鎖定價值接近 9 億美元。儘管對於這些項目是否實際上充當L2而比特幣網絡充當L1存在爭議，但TVL的快速上升和大量項目的出現證明了市場對比特幣敘事的興趣正在增加。

其中，Stacks近期表現出的增長可以說是特別的。這是因為它不僅是2017年推出的OG項目，而且該項目一直在持續運營，目標是從2021年開始將智能合約穩步應用於比特幣網絡。下面，我們就來看看Stacks的動作以及Stacks鏈之前的大規模升級“中本聰發佈”。

2. Stacks、Blockstack的開始

2017 年，Muneeb Ali 博士完成了學位，發佈了 Stacks（當時的 Blockstack）白皮書，並通過 CoinList 上的代幣銷售成功籌集了 5200 萬美元。然而，包括 Muneeb Ali 在內的早期團隊直接在比特幣 L1 上構建協議和應用程序。該項目的名稱是 Onename，它可以在比特幣網絡上創建去中心化身份和個人資料頁面。這一經驗幫助塑造了 2017 年的 Stacks，該團隊專注於創建一個更強大的平臺。

Blockstack指出，現有的互聯網採用中心化的數據存儲和管理方式，利用區塊鏈技術實現用戶擁有數據主權的去中心化網絡，讓開發者可以輕鬆開發像以太坊這樣的dApp，我們希望創建一個具有數據主權的區塊鏈層。

同時，Blockstack生態系統的代幣STX（STX）的銷售於2019年根據SEC的Regulation A+規定獲得批准並進行，Blockstack成功籌集了2300萬美元。由於這是首例獲得 SEC 批准的代幣銷售案例，其在監管網絡內發行代幣的努力引起了市場關注。

從2018年到2020年，Stacks團隊致力於構建堅實的項目基礎設施。 Stacks 是一個通過跨鏈共識運行的區塊鏈，與比特幣網絡無縫集成，旨在充當比特幣的編程層。該團隊還開發了 Clarity，一種 Stacks 自定義編程語言。在此期間，Stacks 從 Union Square Ventures、Harvard Endowment、Winklevoss Capital 和 Naval Ravikant 等知名投資者那裡籌集了資金。

3.堆棧2.0

“我認為比特幣是最好的、最去中心化的貨幣層。目前流通中的比特幣中有 1% 在以太坊上以 Wrapped Bitcoin (wBTC) 的形式發行，這一事實意味著在智能合約中存在使用比特幣的需求。與其將比特幣封裝在一些智能合約平臺中，為什麼不將智能合約功能移植到比特幣網絡呢？” — 比特幣 DeFi？ Stacks 創始人 Muneeb Ali 說，摘錄自《Decrypt》，這是一件事

2021年1月，Blockstack推出Stacks 2.0主網，併成為Stacks Network（ 相關鏈接）。從上面 Muneeb Ali 的採訪中可以看出，Stacks 2.0 的目標是在不修改比特幣本身的情況下將智能合約功能移植到比特幣網絡。該鏈旨在通過繼承比特幣網絡的去中心化和安全性同時添加智能合約功能來提高網絡的可擴展性。

3.1.轉讓證明

Stacks的共識機制Proof of Transfer（PoX）是繼承比特幣網絡安全性的關鍵，可以看作是Proof of Burn的延伸。燃燒證明是指在工作量證明（PoW）環境下通過燃燒網絡的加密貨幣來進行挖礦競爭的共識機制。

與礦工燃燒比特幣的燃燒證明方法不同，在轉移證明方法中，礦工將其持有的比特幣轉移給參與堆疊過程的 STX 持有者。礦工可以通過操作Stacks節點參與挖礦過程，並以比特幣網絡作為錨鏈進行區塊創建和挖礦過程。以下交付證明機制是：

• 註冊：礦工通過向網絡傳輸共識數據來註冊成為礦工選擇的候選者。
• 承諾：註冊礦工通過向一組STX代幣持有者發送比特幣來參與挖礦競賽。
• 選舉：選擇一名礦工使用可驗證隨機函數（VRF）在 Stacks 區塊鏈上創建新區塊
• 組裝：選定的礦工創建區塊並接收 STX 代幣作為補償。

通過選舉過程選出的礦工在比特幣區塊中記錄包含Stacks鏈上所有新生成的交易記錄的哈希值，同時遵循傳輸證明的方法，以確保比特幣網絡和Stacks鏈上礦工的安全性。系統是在貢獻堆垛機之間完成的。這裡的“堆疊”類似於權益證明（PoS）網絡中的“質押”，但與質押不同的是，您鎖定 STX 並獲得錨鏈代幣，即 BTC 作為補償。礦工和堆垛機的詳細角色如下圖所示。

[礦工]

1. 礦工將 BTC 發送給 Stackers，以接收交易費用和 Stacks 區塊中累積的區塊獎勵。
2. 礦工贏得挖礦競爭的概率取決於他們傳輸的 BTC 的相對數量，VRF 應用於此過程。
3. 當選的礦工獲得在 Stacks 鏈上創建新區塊和傳輸微區塊的權利。
4. 當選的礦工將收到作為區塊獎勵的 STX 和交易費。

[堆垛機]

1. 堆棧器將其保存的 STX 鎖定一段時間。
2. 您可以選擇是獨立疊加還是與其他疊加器的STX數量按照STX鎖倉量的比例進行池化。
3. 堆疊者提供BTC地址來接收BTC獎勵，獲得獎勵的概率與堆疊的STX數量成比例決定。
4. 在先前設置的鎖定週期之後，堆疊的STX被解鎖。

3.2.比特幣L2？

Stacks 2.0 的重要意義在於，它通過主網的啟動和傳輸證明機制的引入，充當了比特幣網絡的智能合約平臺。然而，在比特幣網絡上將其表達為L2存在一些難點。

• Stacks 2.0 有自己的代幣和獨立的安全預算，與比特幣網絡不同。
  • 安全預算：指為維護網絡完整性而分配的資源，指挖礦獎勵、運營成本、網絡費用等資金。
• 與以太坊和其他生態系統中的 L2 一樣，由於 L1 安全性和驗證器，資產存取不會發生。

由於上述原因，Stacks 2.0很難與現有的L2歸入同一類別。此外，由於Stacks鏈上的交易最終在比特幣網絡上結算，因此將其歸類為側鏈並不合適。由於Stacks鏈的這種獨特結構，Stacks聯合創始人Muneeb Ali 在2021年接受Decrypt採訪時將Stacks鏈描述為“1.5層”。

由於比特幣網絡最初並不是作為智能合約平臺，因此引入智能合約或提高可擴展性的運動不會像以太坊和 EVM 鏈那樣發生。根據Spartan Group於2023年12月發佈的《BITCOIN LAYERS — Tapestry of a Trustless Financial Era》 ，我們可以更清楚地理解比特幣L2的區別。

如上圖所示，引入了比特幣L2三難困境，其組成部分如下。

1. 開放網絡：採用開放網絡而不是聯邦模型
2. 無新代幣：沒有引入新代幣
3. Full VM/Global State：應用“全局狀態”方法而不是有限形式的鏈下合約

Stacks 2.0可以被視為滿足條件1和3的比特幣L2解決方案，而不是引入新的代幣（STX）（不滿足條件2）。閃電網絡可以視為對照組，它不滿足條件1和條件2，而是採用“局部共識”的方式，僅在不同於真實網絡的P2P網絡上記錄交易過程，因此不滿足條件3。主鏈。

這種結構是Stacks在Nakamoto發佈之前實現與比特幣網絡連接的方式，Stacks正試圖通過Nakamoto發佈向理想的比特幣L2靠攏。

4. 邁向 Stax 3.0，中本聰發佈

4.1.現有Stacks鏈的問題

我們之前看到的 Stacks 鏈的獨特結構是 Stacks 能夠充當比特幣網絡智能合約平臺的原因，但這也是系統出現問題的原因。之前存在的問題如下：

• 安全模型
  • Stacks 鏈有單獨的預算，與比特幣網絡的安全預算不同，後者是由 Stacks 礦工支付的 BTC 定義的。
  • 這使得鏈的安全高度依賴於Stacks礦工的預算，這意味著安全風險增加。
• 性能和可擴展性
  • Stacks鏈和比特幣網絡之間的連接結構，例如傳輸證明機制，有助於提高去中心化和安全性，但成為鏈性能和可擴展性的限制因素。
  • 特別是，通過礦工選舉過程創建新區塊的過程將Stacks鏈與緩慢的比特幣區塊創建週期聯繫在一起，導致交易確認延遲非常高。
  • 它是用戶體驗中的一個漏洞，但也會導致 DApp 啟動困難。
• MEV問題
  • 持有相當比例的比特幣算力的比特幣礦工會審查其他 Stacks 礦工在比特幣區塊中的承諾交易（參與 STX 挖礦競賽的 BTC 轉賬交易），在這些比特幣區塊中，他們被選為礦工以獲得 Stacks 獎勵和交易費用。確定地獲得

4.2.主要目標和設計變更

4.2.1.主要目標

Nakamoto版本是對今年Stacks Chain的重大升級，重點進行以下更改，以解決上述Stacks Chain的問題，提高鏈的性能和安全性。

• 快速塊
  • 用戶提交的交易在一個區塊內被挖掘和確認的時間從幾十分鐘縮短到幾秒鐘。
  • 這是通過將礦工選舉過程與區塊生成機制分離來實現的，在中本聰發佈之後，礦工將能夠在下一次礦工選舉過程之前生成儘可能多的區塊。
• 通過比特幣最終性實現交易安全
  • Stacks 鏈上的交易受到比特幣網絡的哈希能力的保護。
  • 這意味著交易在比特幣網絡上結算，從而確保來自最安全網絡的交易不變性。
• 改善 MEV 耐受性
  • 改進了STX獎勵的BTC競價機制，改善礦工選擇過程中出現的MEV問題
  • 改變礦工選舉算法，讓比特幣礦工不具備成為Stacks礦工的優勢。

4.2.2.區塊生成機制和Stacker角色的變化

在中本聰發佈之前，Stacks 鏈中創建的區塊與比特幣區塊是 1:1 固定的，因此它們存在區塊創建時間緩慢並導致交易確認緩慢的問題。

中本聰發佈後，“Tenure-based區塊生產”，即引入“基於tenure的區塊生成機制”，解決了這些問題，實現了快速區塊生成。 Stacks 鏈中的區塊與比特幣區塊並不是 1:1 對應的，而是在當選礦工任期內，即比特幣區塊創建週期內創建多個 Stacks 區塊。通過引入該機制，區塊創建和確認時間縮短至5秒左右，極大地提高了Stacks鏈的可擴展性。

此時，生成的 Stacks 塊的驗證由 stackers 執行。在 Nakamoto 發佈之前，Stackers 負責通過簡單地鎖定（堆疊）STX 代幣來為 Stacks 網絡的經濟安全做出貢獻，但在 Nakamoto 發佈之後，礦工任期內產生的每個 Stacks 區塊都經過驗證和存儲，執行。簽名者角色，負責簽名和傳播。因此，礦工和堆垛機之間的相互關係可以總結如下圖所示。

1. 礦工將 BTC 發送給 Stackers，被選為 Stacks 網絡的礦工，並執行礦工選舉過程。
2. 當選舉出新的礦工時，就會發生“任期變更”交易，為礦工授予新的任期。
3. 礦工在創建和驗證區塊的過程中必須在幾秒鐘內從堆棧器收集簽名。
4. 區塊驗證要求至少 70% 的 Stackers 簽署區塊以批准它。

如上述過程，礦工需要Stacker的簽名來生成下一個區塊，而Stacker必須根據傳輸證明機制執行簽名操作才能獲得獎勵並解鎖堆疊的STX代幣。

4.2.3.改變鏈結構並實現比特幣最終確定性

簽名者（堆棧者）通過在權屬變更（或礦工選舉）過程中僅簽署基於最近簽署的區塊創建的新區塊，防止礦工任意分叉 Stacks 鏈。換句話說，簽名者負責驗證先前創建的區塊的有效性並監控礦工，以確保新的區塊是基於最新的區塊創建的。

此外，礦工在提交提交交易（權屬變更交易）時必須包含索引塊哈希，其中包括前一個礦工術語中記錄的第一個 Stacks 塊的哈希以及該塊本身的哈希。通過這種方式，Stacks區塊鏈的狀態被記錄在一個比特幣區塊中，下一個學期的礦工也會做同樣的事情，不斷記錄比特幣網絡中Stacks區塊鏈的歷史。

由此，Stacks區塊和比特幣區塊之間的關係就形成了如上圖所示。第N個term提交的Stacks鏈上的交易只有在下一個term，即第N+2個term才被記錄在比特幣區塊中，並且必須改變3次term才能恢復一個Stacks交易才能恢復一個比特幣區塊。它變得儘可能困難。對於使用Stacks鏈的用戶來說，交易可以在幾秒鐘內得到批准，但用比特幣結算大約需要30分鐘，而且鏈結構的組織方式與我們所知的L2相同。

該系統還為 Stacks 鏈的安全預算帶來了積極的變化，通過超過 70% 的簽名者簽名進行區塊驗證的機制形成了高達 70% 的堆疊 STX 的龐大安全預算。此外，一旦交易實現比特幣最終確定，它與達到比特幣算力 51% 的安全預算具有相同的效果。

如果我們回過頭來總結一下中本聰發佈後Stacks鏈的機制，是這樣的。

• 當提交權屬變更交易時，礦工必須包含一個索引塊哈希，其中包含前一個權屬中記錄的第一個 Stacks 塊的哈希值。
• 簽名者迫使礦工根據上一學期最後簽名的 Stacks 區塊創建區塊。
• Stacks Chain第N期提交的交易記錄在第N+2期的比特幣區塊中，並具有比特幣最終性。

自從中本聰發佈以來，Stacks區塊鏈將其鏈式結構改為這種結構，使得交易能夠以比現有方法非常高的速度發生，同時實現比特幣的最終性並確保數據的不可篡改。從用戶的角度來看，它將重生為真正的比特幣L2，可以快速批准交易並系統地繼承比特幣的安全性。

4.2.4.比特幣 MEV 問題得到緩解

Nakamoto 發佈之前 Stacks 鏈中的 MEV 問題是通過以下方式發生的：比特幣礦工（例如 F2Pool）擁有相當大比例的比特幣算力，審查其他 Stacks 礦工在他們創建的比特幣區塊內提交的交易，並調整他們提交給 Stacks 的 BTC 出價金額。該區塊的區塊獎勵和交易費用。這些行為減少了對堆垛機的 BTC 獎勵並削弱了挖礦過程的可靠性。

中本聰發佈的版本確立了在選擇礦工時要考慮的幾個新標準，以提高區塊挖礦過程的公平性。

• 最近區塊的礦工參與情況
  • 為了在期限變更時有資格參加礦工選擇，需要有最近 10 個區塊參與礦工選擇過程的記錄。
  • 引入這些標準可以培養穩定的礦工社區，並阻止挑選鏈獎勵的嘗試。
• 過去出價中位數法
  • 礦工被選中的概率是根據最近 10 個區塊中記錄的所有 BTC 出價的中位數計算的。
  • 防止礦工通過提交異常出價獲得區塊獎勵
• 考慮總投標金額的絕對值（Absolute Bid Total）
  • 礦工選擇過程是根據穩定的經濟標準進行的，考慮總投標金額的絕對值，而不是根據直接採礦環境考慮投標金額變量。

Nakamoto 版本旨在通過引入這些 MEV 放寬標準來提高 Stacks 區塊鏈挖礦過程的透明度和可靠性。

4.3.中本聰發佈發佈計劃

自2022年底sBTC和Nakamoto發行白皮書發佈以來，Stacks基金會和相關開發者長期以來一直在進行Nakamoto發行的前期工作。如上圖所示，Nakamoto Release 的更新已於 2024 年 2 月全面展開，此前 Nakamoto Release 的功能已完成並集成到測試網中（ Nakamoto Milestone 0.3，代號 Argon ）。

中本聰的發佈由兩個階段組成，每個階段都涉及一個硬分叉。該過程分別分為實例化和激活，這是一個旨在最大程度地減少因鏈環境變化而產生的混亂的計劃，在中本聰發佈更新後在全面功能激活之前進行錯誤修復等最終調整期。沒看到。

4.3.1.現有發佈計劃

• 第 1 步：實例化
  • pox-4（交付證明機制的升級版本）合約和 Nakamoto 版本中包含的大部分代碼適用，但功能未激活。
  • 允許簽名者和合作夥伴至少有兩個堆疊週期來註冊 pox-4 合約。在此期間，我們檢查在 pox-4 中註冊的簽名者是否正確驗證了該塊，並確定是否可以進入激活階段。
• 第 2 步：激活
  • 應用中本聰發佈更新的步驟，例如基於簽名者的系統、快速區塊、比特幣最終確定性等，並激活中本聰規則。
  • 中本聰規則是指區分中本聰發佈前後的整體邏輯。

4.3.2.發佈計劃修改後的時間表

實例化，即當前的第一階段升級，於4月22日開始，第二階段升級預計在5月中旬之後開始，假設沒有發現特殊錯誤並且實例化已完成。但在第一階段之後，發現與中本聰發佈的應用相關的簽名者彈性/恢復系統相關的補充事項，Stacks基金會於5月1日通過相關通知宣佈修改現有計劃。主要有以下幾點：

• 現有的中本聰發佈計劃僅包括基本的簽名者恢復系統並開始激活階段
• 高級簽名者恢復系統的升級計劃於 2024 年底激活 Nakamoto 版本後部署，但在實例化後加入簽名者後確認了對高級簽名者恢復系統的需求。
• 在 Nakamoto 發佈激活階段之前將需要新的 8 周開發時間，因此，簽名者恢復系統代碼完成計劃於 7 月 15 日完成，Nakamoto 發佈激活計劃於 8 月 28 日完成。
• 工作內容包括以下內容：
  • 增強了礦工對簽名超時和簽名者錯誤響應的恢復能力
  • 強化簽名者反應性和密鑰丟失場景的流程
  • 礦工權屬創建和延長方法的改進
  • 防止網絡熵（不確定性）並改進閃存塊處理

由於現有計劃已修改，經過8周的代碼開發期後，代碼開發預計於7月15日完成，而原定於5月中旬之後的Nakamoto發佈激活階段將在大約3個月後，即預計8月28日開始。好消息是，原定於第三季度進行的 sBTC 升級計劃毫不拖延地進行，並定於從激活階段開始後 4 周內進行。

5. L2飛躍的最後謎題，sBTC

Nakamoto 版本預計將於 5 月全面激活，重點是大幅提高 Stacks 鏈的性能並實現 Stacks 區塊的比特幣最終確定性。然而，要成為比特幣網絡真正的L2，中本聰的發佈只是半程更新。

Nakamoto 發佈後，Stacks 將建立一個類似於 Sovereign rollup 的環境。但只有比特幣網絡的基礎資產BTC能夠導入並上鏈使用，它才能夠發揮真正的比特幣智能合約平臺和L2的功能。 Stacks 創始人 Muneeb Ali 在 推文中還表示，將 BTC 移入和移出各層是困難的部分，並且在不修改比特幣 L1 的情況下通過分散的公共簽名者群體應用 BTC 的掛鉤機制也是一個挑戰。 ，說明sBTC是最接近去信任的橋樑。

sBTC 基於兩個主要屬性在比特幣網絡和 Stacks 鏈之間連接 BTC 資產。

• 1:1 可兌換性：sBTC 和 BTC 始終可以 1:1 兌換，除非 Stacks 鏈停止。
• 開放會員制：任何人都可以參與 sBTC 協議，並且沒有中心化實體託管 BTC。

與以太坊的wBTC（包裝BTC）一樣，Stacks鏈上也存在xBTC、aBTC等BTC相關資產，但在橋接過程中必須經過中心化管理實體或遵循多重簽名方式。相比之下，sBTC 在傳輸證明機制上使用堆棧器作為一組簽名者，從而以近乎不信任的方式實現 BTC 橋接。

sBTC 更新和實施計劃於 2024 年第三季度進行。 Nakamoto 的發佈和 sBTC 的更新將是實現 Stacks 成為比特幣網絡完整智能合約平臺這一宏偉目標的一個非常重要的轉折點。我們建議您繼續關注Stacks Chain是否可以作為真正的比特幣L2，併成為一個可以利用休眠BTC的智能合約平臺。

<參考資料>

• 堆棧文檔
• 堆棧：智能合約的比特幣層
• sBTC：比特幣的去信任雙向掛鉤設計
• Jeff Benson 和 Daniel Roberts， 比特幣 DeFi？ Stacks 創始人 Muneeb Ali 說，這是一件事， Decrypt
• Katelyn Peters， Blockstack（堆棧）：它是什麼，它是如何工作的，常見問題解答，Investopedia
• muneeb.btc 推文
• 輕推特
• Stacks， Stacks Nakamoto 發佈交易的展示
• Stacks， Nakamoto 升級後 Stacks 的下一步是什麼
• 斯巴達集團，比特幣層：無信任金融時代的掛毯
• Mitchell Cuevas，中本聰激活：預計 8 周的額外開發時間，Stacks 基金會