鳴謝:衷心感謝Chakra、UTXO、Nubit和Yala的共同撰寫和專業支持。他們的貢獻和指導極大地提升了本文的質量，感謝你們的辛勤付出和寶貴見解！
在區塊鏈技術的演進中,比特幣的模塊化之路比以太坊更顯必然性,這源於多方面因素的巧妙交織。作為區塊鏈的先行者,比特幣面臨著與生俱來的可擴展性挑戰。隨著用戶基數的爆發性增長和應用場景的不斷拓展(如銘文技術的異軍突起),網絡擁堵和高昂交易費用的問題日益凸顯,彷彿一道亟待跨越的鴻溝。
比特幣的核心設計理念 — — 作為一個簡潔而安全的價值存儲和轉移系統,恰恰為模塊化提供了絕佳的舞臺。這種方式允許在不觸動底層協議的前提下,實現功能的優雅擴展,堪稱一劑良方。
比特幣社區對維護主鏈穩定性和安全性的執著追求,加之其他區塊鏈平臺日新月異的技術創新壓力,無疑為模塊化的必要性推波助瀾。更引人注目的是,作為市值最高的加密貨幣,比特幣所蘊含的巨大經濟價值,儼然成為開發者探索模塊化方案的強大催化劑,激發他們不斷拓展比特幣的功能邊界和應用疆域。
模塊化方案的精妙之處在於,它在保持比特幣網絡高度安全性這一核心優勢的同時,巧妙地在第二層或側鏈上開闢了創新的沃土。這種策略不僅與比特幣社區的價值觀不謀而合,更為比特幣在守護核心價值主張的同時,開啟了功能豐富化和性能提升的新篇章。
Chakra: BTC 新的結算層
1.為什麼需要獨立結算層？
可擴展性： 比特幣主鏈的交易處理能力有限，如果所有Layer 2交易都在主鏈上結算，勢必導致網絡擁堵。獨立結算層通過批量處理大量交易，並僅將最終結果提交至主鏈，顯著提升了整體吞吐量，從而有效解決了這一難題。
創新空間： 獨立結算層突破了比特幣腳本語言的侷限，為開發者提供了廣闊的創新空間。開發者可以在不直接影響比特幣主鏈的前提下，大膽嘗試各種新穎的擴展方案。這種靈活性使得比特幣生態系統能夠在不進行硬分叉的情況下實現功能擴展，保證了網絡的穩定性和兼容性。
2. 以太坊的Dymension與比特幣結算層的對比
以太坊生態中的Dymension是一個很好的參考例子。Dymension提供了一條獨立的鏈，同時支持RaaS（Rollup-as-a-Service）服務。在Dymension上構建的rollup本質上是基於Cosmos SDK開發的鏈，但將最終確認過程外包給Dymension完成。此外，Dymension還對IBC協議進行了改造，將relayer轉變為流動性提供商。
比特幣的挑戰
然而，比特幣的結算層面臨著獨特的挑戰，尤其是在零知識證明（ZK）驗證方面。比特幣本身無法直接實現結算功能，即使是像BitVM這樣的創新方案也難以完全解決這個問題。雖然BitVM理論上可以用於執行ZK驗證（如Citrea項目所示），但它在交易處理速度（TPS）和實現其他關鍵服務（如跨鏈橋接和統一流動性）方面仍面臨重大限制。
ZK結算的核心與額外服務
ZK結算的核心在於，rollup在向鏈上提交狀態更新時，還需要同時提交相應的證明。對於提供RaaS服務的鏈來說，這意味著還需要提供ZK rollup的框架支持。
結算層的重要性還體現在其提供的額外服務上。例如，在跨鏈交易中，rollupA到rollupB的轉賬需要通過結算層中轉，這種方式可以避免P2P網絡中常見的問題，如同一代幣在不同鏈上的不一致性。此外，統一的流動性池允許所有流動性都集中在結算層進行交易，使結算層能夠捕獲所有的交易手續費。
結算層的深度合作與激勵機制
值得注意的是，像Dymension這樣的結算網絡還會推動一些深度合作的項目在其上發佈rollup，並在每個rollup上線後向質押者進行空投。這種策略使平臺代幣成為一種“金鏟子”，激勵用戶積極參與質押和生態建設。
總的來說，結算層的概念及其在解決可擴展性、互操作性和流動性整合方面的潛力，為比特幣生態系統的未來發展提供了重要的思路和方向。
3. Chakra就是一個基於 PoS 共識機制的高性能 BTC 結算層：
Chakra由三層架構組成：基礎共識層、結算共識層與執行層，其設計和實現旨在提高吞吐量、降低延遲，並增強安全性、靈活性和可擴展性。
基礎共識層是 Chakra Chain 的出塊共識，是上層服務的底座，採用 PoS 共識，區塊生成由可驗證隨機函數（VRF）選擇提議者，區塊最終確定基於投票權重最高的鏈。
結算共識層專門處理不同鏈間的結算事件，結算共識重用了 Chakra PoS 共識驗證者集與底層通信，是一種輕量級共識，能夠實現極低的延遲。驗證者監聽結算請求事件，廣播簽名確認，並在收集到足夠簽名後生成 Quorum Certificate（QC），將結算消息和 QC 發送到 Babylon 網絡以獲得最終確定性。Babylon 上所質押的 BTC 將為 Chakra 的結算共識提供額外的共享安全性，保障結算服務的安全。
執行層採用 Chakra 設計的 Substrate BlockSTM，通過多種優化方式提升性能，處理頻繁狀態轉換的結算請求。通過樂觀並行化、覆蓋變化集、批量提交、全局鍵與MVMemory等優化手段，使得Chakra 能夠在多線程環境下顯著提高交易處理速度，達到每秒 5,000 筆以上的交易處理能力（TPS），在高配置計算環境中甚至可達 100,000 TPS，滿足當前主要 BTC L2 的結算需求。
Nubit：BTC的Data Availability Layer
關於BTC為什麼需要DA這個問題我們就不在這裡贅述了，我們主要來說說為什麼BTC需要一個新的DA（換而言之Celestia這樣的DA是目前無法滿足BTC的需求的）。
Nubit基於比特幣的經濟安全性構建了一條高度可擴展、安全的數據可用性層（Data Availability Layer）。Nubit的團隊成員來自加州大學聖塔芭芭拉分校的教授和博士生，享有傑出的學術聲譽和全球影響力。他們不僅精通學術研究，而且在區塊鏈工程實施方面具有豐富的經驗。
1.比特幣原生集成：
Nubit從設計上就考慮了與比特幣網絡的兼容性和集成。這種原生集成允許Nubit直接與比特幣的UTXO模型、腳本系統和共識機制進行交互，提供無縫的用戶體驗和更高的安全性。相比之下，Celestia作為一個通用的數據可用性層，雖然可以為多種區塊鏈提供服務，但無法提供這種深度的比特幣特定集成。
2.比特幣原生質押：
Nubit引入了一種創新機制，允許比特幣持有者直接參與PoS共識，而無需將其BTC轉換為其他代幣或使用複雜的跨鏈橋。這意味著BTC持有者可以直接用他們的比特幣來質押，參與網絡安全維護並獲得相應獎勵。這不僅增強了網絡的經濟安全性，還保持了BTC的流動性和價值。相比之下，Celestia的質押機制基於其原生代幣，無法直接利用比特幣的經濟價值和網絡效應。
3.比特幣錨定：
Nubit通過在比特幣區塊鏈上定期記錄其自身的區塊哈希和質押集投票信息，實現了與比特幣主網的緊密錨定。這種方法不僅提供了額外的安全保證，還大大縮短了資產解綁的時間（從傳統的數週減少到不到4小時）。這種直接的比特幣錨定機制增強了Nubit網絡的可信度，併為用戶提供了更高的靈活性。Celestia作為一個獨立的區塊鏈，無法提供這種與比特幣主網的直接錨定。
4.專注於比特幣生態系統：
Nubit的設計和優化專門針對比特幣生態系統中的獨特需求和應用。例如，它為Ordinals（比特幣上的NFT協議）、BRC-20（比特幣上的代幣標準）等提供優化支持。團隊與Domo（BRC20的創造者）一起撰寫了模塊化索引器的論文，將DA層的設計加入到比特幣Meta Protocol的索引器結構中，參與行業標準的建立和制定。
5.比特幣級別的PoS共識機制和DA保障：
Nubit探索了一種由SNARK提供支持的基於BFT的高效共識，用於簽名聚合。PBFT方案與zkSNARK技術結合，將驗證者之間驗證簽名的通信複雜度顯著減少，在不需要訪問整個數據集的情況下驗證交易的正確性，從而允許超大規模的共識驗證者集合，達到比特幣級別的去中心化程度。Nubit的數據可用性採樣（DAS）通過對區塊數據的小部分進行多輪隨機抽樣來實現。每一輪成功的抽樣增加了數據完全可用的可能性。一旦達到預定的置信水平，就認為區塊數據是可訪問的。相比之下，Celestia使用傳統的Tendermint共識算法，只能支持100個質押驗證者規模。
Nubit生態集成進展：
目前已實現與Merlin、Manta、Rooch Network等Layer2的數據可用性集成。Nubit上構建的模塊化索引器已作為技術標準集成進OKX Wallet、Tomo、Gate Wallet和Unisat錢包，通過Nubit為百萬比特幣生態的用戶提供安全去信任的索引服務。Nubit也在與Succinct合作，使任何生態系統都可以在鏈上部署zk輕客戶端，允許生態應用/L2/L3從Nubit訪問由比特幣保障安全的數據可用性層。
Nubit通過創新的共識算法和協議機制設計，構建了第一條由比特幣保證安全性的數據可用性層，為比特幣生態乃至多鏈生態的應用和基礎設施提供可擴展的數據服務，解鎖比特幣本身數據吞吐量的瓶頸，為開發者打開無限可能性。
UTXO Stack：創建基於UTXO的比特幣Layer 2
OP Stack和Arbitrum Orbit為以太坊開發者提供了構建自己的Layer 2 rollup的工具，大大降低了開發門檻。而在比特幣上，UTXO Stack正在把UTXO模型 — — 這一比特幣的核心特性，擴展到Layer 2解決方案中。UTXO Stack提供一鍵發鏈的工具，幫助開發者低成本地創建基於UTXO模型的原生同構的比特幣Layer 2。
首先不得不提的是比特幣一層資產發行協議RGB++。它通過同構綁定將比特幣UTXO映射到一條圖靈完備的UTXO鏈的eUTXO（擴展UTXO，支持智能合約）上，並利用這兩條鏈上的腳本約束來驗證狀態計算的正確性和變更所有權的有效性。這條圖靈完備的UTXO鏈被稱為RGB++鏈，它可以是Nervos CKB或Cardano等滿足條件的鏈。而所謂同構綁定，指的是比特幣UTXO與RGB++鏈上的eUTXO相互綁定 — — eUTXO的解鎖條件被設為對應的UTXO。所以一旦該UTXO被花費，對應的eUTXO也就轉移了。用RGB++協議發行的資產，其解釋在RGB++鏈上，而所有權則跟比特幣UTXO綁定。
RGB++所帶來的一個前所未有的特性就是無需跨鏈橋的跨鏈，被稱為Leap。當eUTXO的解鎖條件是比特幣UTXO，那麼其所解釋的RGB++資產所有權就在比特幣鏈上；而如果我們構建一筆RGB++鏈上的交易，使eUTXO的解鎖條件變成萊特幣的UTXO，那麼RGB++資產的所有權就跳轉到萊特幣鏈上了。這樣一來就實現了從比特幣到萊特幣的無橋跨鏈。整個過程完全去中心化，沒有跨鏈橋，也無需任何信任假設。通過Leap，比特幣一層發行的RGB++資產，就能絲滑地跨到二層。
有了前面的技術鋪墊，UTXO Stack就可以一鍵構建基於UTXO模型和PoS機制的比特幣Layer 2，被稱為Branch Chain。Branch Chain有以下優點：
- 高TPS和低交易費，得益於UTXO模型獨有的並行處理特性和PoS機制。
- 資產協議採用RGB++。RGB++資產可以無需跨鏈橋，在任意UTXO鏈（包括不限於比特幣，CKB，萊特幣，各Branch Chains）之間自由跳轉。
- 複用CKB的智能合約棧，實現比特幣Layer 2圖靈完備。
- 複用BTC錢包，比如JoyID, UniSat, OKX Wallet, Gate Wallet等。
- 安全性由BTC/CKB質押，DA層，強制退出機制等保證。
UTXO Stack幫助創建高性能可編程的比特幣Layer 2，強調比特幣原生，強調與UTXO模型同構，為比特幣擴容提供了新的範式。
Yala：用模塊化重塑BTC的DeFi未來
比特幣上的DeFi解決方案面臨著多重挑戰,主要源於比特幣網絡的固有限制和設計理念。現有的Layer 2技術如rollup和側鏈雖然為複雜應用提供了可能,但仍受制於比特幣的技術約束,難以充分利用其共識和安全機制。同時,這些解決方案也在資產安全、跨鏈互操作性和原生功能支持方面存在不足。比特幣的持有人眾多，但由於安全性的問題，許多大戶對新興的比特幣應用持觀望態度。Yala通過其獨特的設計，從根本上解決了比特幣的安全問題，併為比特幣持有人提供了流動性解決方案。
Yala是BTC 原生的Defi解決方案，採用一種模塊化架構，同時集成去中心化索引器網絡和 Oracle ，利用bitcoin生態的資產發行穩定幣 $ YU ，發行的$ YU 能夠自由地參與任何鏈上的 DeFi 活動，從而解鎖了BTC資產的可編程性，釋放比特幣巨大的流動性。
Yala的架構設計體現了模塊化思想的精髓,它包括應用層、共識與數據可用性層、執行層和結算層,這種模塊化設計使得BTC資產能夠進行原生DeFi交易,同時保持比特幣網絡的安全性和共識。
具體來說:
- 應用層: Yala的應用層定義了狀態變更的邏輯,可以是EVM或者其他BTC L2的中的智能合約。
- 共識與DA層:Yala使用Indexer維護系統的鏈下狀態和數據可用性。這與BTC模塊化中探索的獨立DA層概念相呼應,都致力於提高數據處理效率和可用性。
- 執行層: Yala的Vaults Module作為狀態變更的執行環境,類似於BTC模塊化中討論的獨立執行層,旨在提高交易處理效率。
- 結算層: Yala最終將交易結算到BTC主網。
Yala的這種架構設計展示瞭如何在比特幣生態系統中實現DeFi功能的模塊化。它巧妙地利用了比特幣的安全性和去中心化特性,同時通過模塊化設計克服了比特幣在智能合約和可擴展性方面的限制。
Yala的例子還強調了模塊化在提高開發效率和系統靈活性方面的優勢。通過提供SDK和可定製模塊,Yala使開發者能夠更容易地在比特幣生態系統中構建應用,這與BTC模塊化追求的目標不謀而合。
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