引言
隨著區塊鏈技術的不斷發展，比特幣不僅僅作為一種加密貨幣存在，其生態系統也在不斷擴展和深化。比特幣拓展生態涵蓋了多種 Layer 2 解決方案和應用，這些擴展不僅提升了比特幣的交易速度和效率，還為智能合約、去中心化金融（DeFi）、非同質化代幣（NFT）等新興領域提供了支持。這些創新使得比特幣的應用場景更加廣泛，不再侷限於價值儲存和點對點支付，而是能夠滿足更加複雜和多樣化的需求，推動了整個區塊鏈行業的進步。
然而，隨著生態的擴展，安全性問題也逐漸顯現。新的技術和應用帶來了更多的潛在風險和挑戰，如何在提升功能的同時保障系統的安全性成為了關鍵。安全漏洞、攻擊事件以及技術缺陷等問題不僅威脅到用戶的資產安全，也可能影響比特幣網絡的整體穩定性和信任度。BitsLab旗下 ScaleBit 撰寫本文將深入探討比特幣拓展生態的構建過程、面臨的安全事件以及未來在安全性方面的展望。通過分析當前的技術方案和安全挑戰，旨在為比特幣生態的發展提供有價值的見解和建議，確保其在不斷擴展的過程中依然能夠保持高度的安全性和可靠性。
比特幣拓展生態
什麼是比特幣拓展生態？
比特幣拓展生態主要指的是圍繞比特幣基礎網絡開發的各種擴展解決方案和應用生態系統。比特幣最初設計主要用於點對點支付和價值儲存，但隨著區塊鏈技術的發展，比特幣社區和開發者們也在探索如何在其基礎上增加更多的功能，特別是在智能合約、去中心化金融（DeFi）、NFT 和更高效的交易擴展上。
比特幣拓展生態如何運作？
比特幣拓展生態的運作主要依賴於在比特幣主鏈之上或之外構建的擴展技術和協議，這些技術和協議使得比特幣能夠支持更多樣化的應用場景。以下是比特幣拓展生態中幾種關鍵技術的運作原理：
（1）閃電網絡（Lightning Network）
閃電網絡是比特幣 Layer 2 最成熟、應用最廣泛的解決方案之一。它通過建立支付通道，將大量小額交易從主鏈移到鏈外，從而大幅提升比特幣的交易速度和降低手續費。
趨勢：閃電網絡的基礎設施在不斷改進，用戶體驗也在提升，越來越多的商戶開始支持閃電支付。
挑戰：流動性問題和路由效率仍需進一步優化，尤其是在大額交易場景下。
圖片1來源：
https ://lightning.network/lightning-network-presentation-time-2015-07-06.pdf
（2）Liquid Network（LQ）
Liquid Network 是一個基於開源的 Elements 區塊鏈平臺運行的側鏈，專為在交易所和機構之間實現更快的交易而設計。它由比特幣公司、交易所和其他利益相關者組成的分佈式聯盟治理。Liquid 使用雙向錨定機制，將 BTC 轉換為 L-BTC，反之亦然。
Liquid 支持保密交易和代幣化，因此適用於企業應用。如果比特幣是互聯網的價值層，Lightning 是比特幣驅動的金融系統中的點對點支付網絡，那麼 Liquid 則是金融層，增加了多資產支持和金融工具，如證券和大宗商品。
與 Lightning 相比，Liquid 是一個比特幣的 Layer 2 解決方案，專注於促進更大、更復雜的交易，例如發行和交易資產（如證券和穩定幣）。Liquid 內置了保密交易功能，隱藏了交易金額和資產類型，而 Lightning 主要通過其鏈下交易提供隱私。雖然 Lightning 擅長於小額支付和日常交易，但 Liquid 更適合機構金融、資產發行和跨境交易。
目前已有超過 50 家交易所採用了 Liquid Network，它已經促成了數十億美元的交易，證明了其在提升比特幣用於機構交易中的效用方面的有效性。Liquid Network 能夠為交易所提供更快的結算時間，從而提高了比特幣市場的流動性，使機構能夠更高效、安全地運營。
圖片2來源：
https ://docs.liquid.net/docs/technical-overview
（3）Rootstock 基礎框架（RBTC）
Rootstock 自 2015 年誕生以來，是運行時間最長的比特幣側鏈，並在 2018 年啟動了其主網。它的獨特之處在於將比特幣的工作量證明（PoW）安全性與以太坊的智能合約相結合。作為一個開源、兼容 EVM 的比特幣 Layer 2 解決方案，Rootstock 為不斷增長的 dApp 生態系統提供了入口，並致力於實現完全去信任化。
與 Liquid 類似，Rootstock 也使用雙向錨定機制，因此用戶可以輕鬆在 BTC 和 RBTC 之間進行交換。RBTC 是 RSK 區塊鏈上的原生貨幣，用於支付礦工處理交易和合約的費用。Liquid 側重於快速、私密的交易和資產發行，而 Rootstock 則通過智能合約擴展了比特幣的 DeFi 和 dApp 生態系統。
截至撰寫本文時，Rootstock 的總鎖倉價值（TVL）超過 1.7 億美元，市值為 3.8 億美元。
（4）B² Network
B² Network 的技術架構包括兩層結構：Rollup 層、數據可用（DA）層。B² Network 旨在重新定義用戶對比特幣第二層解決方案的看法。
B² 採用 ZK-Rollup 作為 Rollup 層。ZK-Rollup 層採用 zkEVM 解決方案，負責在第二層網絡內執行用戶交易和輸出相關的證明。用戶的交易被提交併在 ZK-Rollup 層進行處理。用戶的狀態也存儲在 ZK-Rollup 層。批量提案和生成的零知識證明被轉發到數據可用層進行存儲和驗證。
數據可用性層包括分佈式存儲、B²節點和比特幣網絡。該層負責永久存儲 Rollup 數據的副本，驗證 Rollup 的零知識證明，並最終在比特幣上執行最終確認。
分佈式存儲是B² Network 的一個關鍵方面，它作為 ZK-Rollup 用戶交易及其相關證明的存儲庫。通過分散存儲，網絡從根本上提高了安全性，減少了單點故障，並確保了數據的不可變性。
為了保證數據可用性，B² 還在比特幣的每個區塊中向比特幣網絡寫入一個 Tapscript 腳本，如下圖。該腳本錨定了這一時段的 Rollup 在去中心化存儲中有效存儲的數據路徑和零知識證明，這一過程成本可控，每小時產生 6 筆交易。因此，用戶在驗證時會逐一比對交易和比特幣 Layer1 上的 Taproot 腳本數據，以確保 Rollup 數據的最終可信性。
圖片3
（5）Stacks 協議（STX）
自 2018 年以 Blockstack 名義在主網上推出以來，Stacks 已成為領先的比特幣 Layer 2 解決方案。
圖片4來源：https ://docs.stacks.co/stacks-101/proof-of-transfer
Stacks 直接連接到比特幣，允許在比特幣上構建智能合約、dApps 和 NFT，顯著擴展了比特幣的功能，使其不僅僅是一個價值存儲工具。它採用了一種獨特的轉移證明（PoX）共識機制，將其安全性直接與比特幣掛鉤，而無需修改比特幣本身。
Stacks 擁有超過 9900 萬美元的總鎖倉價值（TVL），其已建立的基礎設施和不斷壯大的開發者社區，使其成為該領域中不容忽視的項目。
(6)Babylon
Babylon 的願景是將比特幣的安全性擴展到保護去中心化世界。通過利用比特幣的三個方面 — — 其時間戳服務、區塊空間和資產價值 — — Babylon 能夠將比特幣的安全性傳遞到眾多權益證明（PoS）鏈，從而創建更強大、統一的生態系統。
Babylon 的比特幣質押協議採用遠程質押方法，通過密碼學、共識協議創新和優化使用比特幣腳本語言的方式克服了智能合約的缺失。Babylon 的質押協議可以允許比特幣持有者在無需橋接到 PoS 鏈的情況下，可信地質押比特幣，併為該鏈提供完整的可削減安全性保證。Babylon 的這一創新性協議消除了對已質押比特幣進行橋接、封裝、託管的需求。
Babylon 的一個關鍵方面是其 BTC 時間戳協議。它將其他區塊鏈的事件時間戳到比特幣上，使這些事件能夠像比特幣交易一樣享受比特幣的時間戳。這有效地借用了比特幣作為時間戳服務器的安全性。BTC 時間戳協議實現了快速權益解綁、可組合的信任、降低安全成本,以最大限度地提高比特幣持有者的流動性。協議被設計成模塊化插件，可用於多種不同的 PoS 共識算法之上，並提供了可構建重置協議的基礎。
圖片5
在探討了比特幣拓展生態的多種技術解決方案後，我們可以清晰地看到這些創新不僅顯著提升了比特幣網絡的性能和功能，還為其應用場景的多樣化提供了堅實基礎。然而，隨著拓展生態的不斷擴大和技術的日益複雜，安全性問題也隨之浮現，成為不可忽視的重要方面。新的擴展技術引入了更多的潛在風險和攻擊向量，使得系統的整體安全性面臨更大的挑戰。
在這種背景下，確保比特幣拓展生態的安全性不僅關乎用戶資產的保護，也關係到整個網絡的穩定性和信任度。因此，本節將詳細介紹 2023 年閃電網絡的漏洞，為未來的安全防護提供有價值的參考。
比特幣拓展生態的安全事件
2023年10 月比特幣的擴容技術——閃電網絡被發現存在一個潛在的安全漏洞。開發者 Antoine Riard 在發現該漏洞後，公佈了相關細節。
這一漏洞被稱為「替代循環攻擊（replacement cycling attacks）」，可能會危及通過閃電網絡流動的資金安全，導致交易延遲或無法按預期進行處理，從而可能引發比特幣閃電網絡通道內的資金損失風險。
這一事件凸顯了在快速發展的拓展生態中，安全性必須始終放在首位。開發者和社區需要持續監控和改進現有的擴展解決方案，以防範潛在的安全威脅，確保用戶資金的安全
圖片6
比特幣拓展生態安全展望
儘管比特幣拓展生態在提升交易效率和功能多樣性方面取得了顯著進展，但其安全性仍需不斷強化。本節將探討未來比特幣拓展生態在安全性方面的發展方向和挑戰
比特幣拓展生態旨在解決主鏈的交易吞吐問題，同時保證安全性和去中心化。
離鏈交易的信任模型：比特幣的拓展生態通過離鏈技術來提升交易速度，開發者需確保離鏈交易的信任機制足夠可靠。例如閃電網絡中的雙向支付通道需要使用多重簽名技術，並確保通道的關閉過程安全，以防資金凍結或丟失。
隱私性與透明度：閃電網絡的通道交易可在不公開的情況下完成，雖然提升了隱私性，但也增加了監管難度，潛在引發惡意行為。Layer 2網絡需在隱私性和透明度之間取得平衡，通過可選擇性地公開部分交易記錄，增強合規性。
用戶體驗與安全性：拓展生態的複雜性帶來了用戶操作難度，如閃電網絡的通道管理可能對普通用戶不友好，增加了操作失誤風險。比特幣拓展生態可通過設計更友好的界面和操作簡化工具，提升用戶體驗，減少安全隱患。
展望未來，比特幣拓展生態需要在保持去中心化和安全性的前提下，持續優化技術方案，提升用戶體驗，並加強監管合規，以實現更加穩健和廣泛的應用。
總結
比特幣拓展生態通過多種 Layer 2 解決方案和創新協議，顯著提升了比特幣網絡的功能和交易效率，推動了智能合約、DeFi、NFT等新興領域的發展。
然而，隨著生態的不斷擴展，安全性問題也逐漸顯現，需引起開發者和社區的高度重視。未來，比特幣拓展生態在追求更高交易吞吐和多樣化應用的同時，必須持續強化安全機制，優化用戶體驗，平衡隱私與透明度，確保其在去中心化和安全性的基礎上，實現更加廣泛和穩健的發展。
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ScaleBit，BitsLab 旗下安全子品牌，是一個為 Web3 Mass Adoption 提供安全解決方案的區塊鏈安全團隊。憑藉在區塊鏈跨鏈和零知識證明等擴展技術方面的專業能力，我們主要為 ZKP、Bitcoin Layer 2 和跨鏈應用提供細緻和尖端的安全審計。
ScaleBit 團隊由在學術界和企業界都有豐富經驗的安全專家組成，致力於為可擴展的區塊鏈生態系統的大規模應用提供安全保障。
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BitsLab 團隊匯聚了多位頂級漏洞研究專家，他們曾多次榮獲國際 CTF 獎項，並在 TON、Aptos、Sui、Nervos、OKX 和 Cosmos 等知名項目中發現了關鍵漏洞。
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