GOAT Network 萬字研究報告：基於 BitVM2 和 zkVM 構建的比特幣底層網絡 ZK Rollup，能否繼承主網安全並重塑應用層？

2023 年，區塊鏈基礎設施開發商 ZeroSync 的聯合創始人 Robin Linus 提出了一種名為 BitVM 的擴容方案，致力於在不改變比特幣主網共識規則的前提下，為比特幣基礎設施網絡引入類似智能合約的可編程能力。與很多需要對底層協議進行較大改動、開發進程緩慢的擴容路徑不同，BitVM 通過藉助樂觀機制與欺詐證明，將任意計算轉化為比特幣腳本可以驗證的形式，進而以較小的改動實現圖靈完備計算在比特幣基礎設施網絡上的可能性。

隨著近年來 BitVM 在社區和開發者中關注度的迅速提升，尤其是在 BitVM2 版本落地之後，圍繞其構建的 Layer2 生態格局漸顯，也推動了比特幣基礎設施生態網絡金融化應用的進一步發展。其中，GOAT Network 更是基於 BitVM2 構建了比特幣 ZK Rollup，並通過對 Operator 節點的職能和角色進行系統化的優化，突破了 BitVM2 在安全性、公平性和效率上的一些潛在瓶頸問題，並且將 “實時證明” 機制落地比特幣生態。據官方披露，GOAT Network 的核心組件 GOAT BitVM2 為 Layer2 區塊生成 ZK 證明（零知識證明）的速度可達約 2.6 秒。可以說，GOAT Network 在 BitVM 的理論框架上進一步突破了可擴展性與驗證效率的限制，為支撐大規模生態應用、跨鏈驗證提供了可行的依據。

那麼，BitVM 的實際運行機制究竟是什麼樣的？GOAT Network 是如何在 BitVM 的基礎上完成優化的？除了 BitVM 以外，GOAT Network 還引入了哪些關鍵組件，實現了哪些技術創新？本份研報就將為你逐一解讀。

作者：ShirleyLi

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背景

比特幣最初被設計為一種 “點對點的電子現金系統”，其本質上是一個去中心化的分佈式賬本。因此，作為 “初代” 區塊鏈，它一開始並沒有集成複雜的合約功能。然而，隨著比特幣基礎設施網絡的規模擴大，這一設計反倒成為制約比特幣主網上吞吐量和確認速度的瓶頸。同時，由於比特幣基礎設施網絡高度去中心化的治理結構，開發者想要對網絡進行升級極為困難，實施難度極高。這些因素彙集在一起，便成為了比特幣基礎設施網絡難以被擴容的根本原因。

在這一背景下，比特幣基礎設施網絡的開發者嘗試了一系列 “曲線救國” 的擴容方案，試圖在不直接改動比特幣主網的前提下，提升網絡處理能力，降低交互費用，並賦予比特幣基礎設施網絡智能合約的能力。

例如，Lightning Network（閃電網絡）提出了狀態通道，通過在兩個節點之間建立雙向支付通道來實現鏈下多次交易、鏈上一次結算的模式，為小額高頻交互提供了一種快速通道。而 RGB 則使用了客戶端驗證的模式，試圖通過讓每個參與驗證的節點只驗證與自己有關的數據，來降低驗證全局數據的成本。然而，上述方案卻面臨著一些侷限性：Lightning Network 的應用場景偏窄；而 RGB 自 2019 年開始開發以來，直到今年 8 月主網才正式啟動，這一漫長的開發進程嚴重拖緩了 RGB 投入實際使用的步伐。

2023 年 1 月，Ordinals 協議出現，比特幣生態隨之迎來了一場大的爆發，也催生出了大量新興的 Layer2。受到以太坊生態中 Rollups 模式的啟發，開發者們開始深入探索如何將這一模式更好地引入比特幣生態。

從核心特徵上看，Rollup 的設計思路是：將交易執行放在以太坊主鏈之外，再將執行結果及相關數據提交至主鏈即可。這種方式既可以大幅降低主鏈上的計算負擔，又可以保障安全性。根據提交方式的不同，目前主流的 Rollups 又可以分為 Optimisic Rollup（樂觀 Rollup）和 ZK Rollup 兩種。其中，Optimistic Rollup 假設所有的交易都是可信的，它會將這些交易分批次直接打包提交到以太坊主網，但是會預留一定的窗口期來允許任何人對提交的數據發起質疑和挑戰。而 ZK Rollup 則是直接在向主網提交數據的同時，提交一份允許所有驗證者驗證的 “有效性證明”。

但由於 ZK 證明的生成需要消耗大量的計算成本，因此在很長一段時間內，ZK Rollup 在以太坊生態中都難以獲得廣泛採用。不過，隨著 ZK 基礎設施的成熟，ZK Rollups 開始加速落地，以太坊的可擴展性生態也因此進入到了一個新的階段 。

與此同時，在比特幣基礎設施網絡中，BitVM 這一關鍵性的計算範式被提出，其核心價值在於：它可以在比特幣基礎設施網絡有限的腳本體系中，通過特定的驗證機制，讓比特幣基礎設施網絡主網能夠去間接驗證複雜應用的邏輯。這就意味著，BitVM 可以為比特幣基礎設施網絡引入更加強大的計算驗證能力，而這種能力正好能夠彌補 ZK Rollup 在計算驗證方面的需求。尤其是在 2025 年 7 月，BitVM3 白皮書發佈之後，BitVM3 通過將驗證過程中涉及的鏈上交易的體積進行大幅壓縮，使整個驗證過程的交易成本得以大幅降低，變得更加經濟可行，進而為在比特幣網絡中實現複雜計算驗證創造了前提條件。

GOAT Network 如何將 ZK Rollup 引入比特幣基礎設施網絡？

前文提到，Rollups 是當前以太坊上最受歡迎的 Layer2 方案，因此，無論是 Optimisic Rollup 還是 ZK Rollup，它們原本都是為以太坊擴容而設計的。但是，由於比特幣基礎設施網絡腳本過於簡潔，難以直接支持 ZK 證明的驗證，而且直接在鏈上驗證的成本也很高，因此，在比特幣基礎設施網絡上構建 Rollup 尤其是 ZK Rollup，其實施難度要遠遠高於以太坊。那麼，Rollups 模式究竟能否被引入至比特幣基礎設施網絡？又該如何將計算結果和數據提交到比特幣主網並實現驗證呢？

GOAT Network 就提供了一種在比特幣網絡上實現 ZK Rollup 的解決方案。該網絡通過結合 ZKM、BitVM2 和去中心化排序器等機制，構建了一條屬於比特幣基礎設施網絡的 ZK Rollup，致力於通過擴展比特幣的功能來創造一種更加快捷、通用的用戶體驗。

據官方披露，GOAT Network 的核心貢獻者 Kevin Liu，同時也是以太坊 Layer2 Metis 的創始人。Metis 是一條以太坊 Hybrid Rollup，即通過結合 Optimistic Rollup 與 ZK Rollup 的優勢來實現高吞吐量以及快速交互的能力。

為了在 Optimistic Rollup 架構中引入 ZK 證明機制，使它們能夠轉變成為 Hybrid Rollups，2023 年 7 月，Metis 基金會孵化出了 zkVM 框架 —— ZKM。其初衷是為了能夠將 ZK 證明集成到其 Optimistic Rollup 模型中，使開發者能夠利用 ZK 證明來實現最終狀態的確認，進一步提升跨鏈結算的效率。但隨著開發的推進，ZKM 不再侷限於單一虛擬機的定位，而是逐漸發展成為了一個通用的 ZK 基礎設施。其中，該團隊推出的 zkMIPS（已更名為 Ziren）更是成為其通用證明系統的核心，致力於使不同鏈能夠在統一的 ZK 驗證環境中交互。因此，該團隊認為，ZKM 的通用性也可以助力構建一個與虛擬機無關，可支持所有區塊鏈的通用結算網絡，而比特幣同樣也應該被納入這個多鏈體系中。[1]

於是，在 ZKM 提供底層驗證的基礎上，GOAT Network 開始探索如何在比特幣基礎設施網絡上構建可落地的 ZK Rollup。

根據官方的披露，GOAT Network 目前已經在生產環境中實現了 ZK 證明的實時生成（Real-Time Proving）。這意味著，GOAT Network 將能夠在交易打包的同時快速生成驗證證明。

從實現方式上看，除了將 ZKM 的虛擬機 Ziren 作為可擴展性基礎設施以外，GOAT Network 與 BitVM2 還進行了深度結合，使 ZK 證明能夠被寫入比特幣腳本並在鏈上實現驗證，以繼承比特幣基礎設施網絡的安全性。同時，GOAT Network 通過去中心化的排序器協議，將使跨鏈消息能夠在比特幣基礎設施網絡和 GOAT Network 之間達成共識，以獨特的方式消除了對單一中心化節點的依賴。

接下來，我們將從對這些組件進行一一解讀，深入剖析 GOAT Network 的運行邏輯。

GOAT Network 的技術路徑

GOAT Network 的理論基礎 —— BitVM

BitVM 是區塊鏈基礎設施開發商 ZeroSync 的聯合創始人 Robin Linus 於 2023 年提出的一種擴容方案，其目標是在不改變比特幣基礎設施網絡共識規則的情況下，為比特幣基礎設施網絡引入類似智能合約的可編程能力。

不同於以太坊所採用的賬戶模型，比特幣基礎設施網絡是基於 UTXO（未花費交易輸出）模型來建立的。比特幣的腳本實際上是一種簡單的條件驗證機制，專門用於規定花費 UTXO 的條件。因此，比特幣腳本的表達能力是非常有限的，而且一旦 UTXO 被花費，相關的完整腳本條件也會被公開，這就導致花費過程缺乏隱私性。

2021 年，比特幣基礎設施網絡通過 Taproot 升級引入了一種新的交易類型 Pay-to-Taproot（P2TR），這種交易類型所採用的核心機制之一就是 MAST（Merkelized Abstract Syntax Tree）。MAST 機制允許將複雜腳本里的各個執行條件拆分，編織成為一棵 Merkle 樹，並在花費 UTXO 時只公佈實際執行那部分分支以及相關證明即可，而不用暴露整個腳本。這種方式不僅讓 UTXO 交易的隱私性得到提升，而且也使得執行效率得到了增強。開發者也因此可以編寫更多複雜的腳本（例如多籤機制、在哪個高度花費等）。同時，由於只需要揭露實際執行的腳本分支，需要上鍊的數據量也顯著減少。

BitVM 利用了 MAST 機制，試圖將複雜的 “程序邏輯” 以 Merkle 樹的方式呈現，並借鑑了 “欺詐證明” 的思路，設計了證明者和驗證者兩種角色。其中，證明者負責在鏈下執行程序的計算並聲稱其計算結果的正確性，而驗證者負責檢查證明者的計算結果並對爭議數據提出挑戰。為了保證計算的可信度，證明者會把需要運行的程序先編譯成為一個由邏輯運算組成的電路，然後再把整套電路映射成為一個巨大的 Taproot MAST。其中，每一個邏輯門都會對應一片 Merkle 樹上的葉子腳本。需要注意的是，這種映射並非是真的執行，而是對自己程序邏輯的一種 “承諾”。隨後，證明者會將這顆樹的根生成一個 P2TR UTXO，並在其中鎖入質押金作為對自己 “承諾” 的 “擔保”，然後會在鏈下執行整個程序計算。

在初版的 BitVM 設計中，只有一組固定的驗證者能夠執行挑戰，而且因為採用了交互式欺詐證明來定位引發衝突的計算，也就是通過二分法不斷縮小問題所在的範圍，這就導致每次挑戰都需要經歷大量的鏈上交互，進而導致爭議時間會持續很久。為了解決上述問題，BitVM2 在 2024 年被提出，該方案將挑戰機制放開，允許任何擁有比特幣全節點的用戶發起挑戰，並引入 SNARK（Succinct Non-interactive Argument of Knowledge 簡潔非交互式知識論證）驗證器將挑戰交互輪次壓縮至 2-3 輪，從而提升了驗證效率。[2]

具體來說，BitVM2 建立在樂觀機制上，假設證明者提交的計算結果是誠實可信的，那麼即便允許任意驗證者發起挑戰，只要其中有一個是誠信的，能夠正確比對證明者提交的證明和結果，那麼就能夠驗證出證明者的真實行為，而其中不誠信者將會接受懲罰（質押金額被沒收）。這就是所謂的 1-of-n 誠實假設。

為了減少交互的輪次，BitVM2 藉助 SNARK 驗證器在鏈下為整個計算過程生成承諾，但由於比特幣腳本的限制，它無法和以太坊一樣一次性運行完整的 SNARK 驗證流程。因此，BitVM2 將 SNARK 驗證器拆分成了多個子程序，然後將每個程序嵌入 MAST 的葉子腳本中。於是，在 BitVM2 的實際運行中，證明者會先離線生成 SNARK 承諾，用於聲明 “自己執行的程序計算結果是正確的”，並將這個 SNARK 承諾保存下來以作為未來應對爭議的依據。隨後，如果驗證者對其中的某步計算存在質疑，那麼他可以直接針對某片葉子中的驗證器子程序發起挑戰，要求證明者公開該子程序對應的輸入和輸出，並在鏈上運行該腳本進行驗證。如果證明者在約定時間內沒有進行公佈或者公佈的數據與運行後的數據不一致，那麼，驗證者就可以贏得證明者質押的保證金。如果在挑戰期內沒有驗證者發起有效的挑戰，那麼證明者最終可以取回自己的質押金。

簡單而言，初版 BitVM 需要逐步將整個計算過程披露到比特幣主網上，並通過多輪交互來定位爭議位置，這就會導致驗證耗時長的問題。而 BitVM2 主要針對這一問題進行了優化，它通過引入 “樂觀執行 + 欺詐證明” 的模式，默認計算結果正確，只有當有人發起挑戰時，才會將爭議部分的數據放到鏈上披露，並將驗證交互輪次進行了壓縮，從而提升了驗證效率。

基於 BitVM 的創新 —— GOAT BitVM2

然而，BitVM2 在設計層面還存在著一些短板。具體體現在：

• 由於 BitVM2 將 SNARK 驗證器拆分到了 Taproot MAST 結構中，一次鏈上驗證只能對應某一局部的計算步驟，而無法像以太坊那樣一次性驗證整個狀態轉換的全局有效性。因此，對於採用 “最長鏈原則” 的比特幣基礎設施網絡來說，如果惡意 Operator 節點將一個分叉鏈上生成的狀態承諾提交給了 BitVM2 上的驗證器，理論上 BitVM2 是不會去檢查這一狀態承諾是否來源於 “最長鏈” 的，而這就會造成潛在的 “雙花攻擊” 風險 。
• BitVM2 雖然通過引入 SNARK 驗證器提升了驗證效率，但是它依然基於欺詐證明機制，存在著 1- 2 周的挑戰週期。[2]
• 為了保障挑戰過程的有效性，參與方都需要在爭議期內質押一定資產。但是由於爭議期較長，這些質押的資金很難在短時間內得到釋放，這樣就在無形中增加了參與節點成本。同時，如果挑戰結果沒有出現欺詐現象（這可能是一種常態），那麼驗證節點也會面臨付出了 “勞動” 但是卻沒有獲得 “回報” 的局面，進而削弱挑戰者的積極性。

為了應對上述問題，GOAT Network 通過結合 BitVM2 的驗證架構，以及 zkVM 對 ZK 證明機制的支持，在安全性、挑戰機制與經濟激勵這些關鍵問題上進行了系統性的優化，進而推動了 ZK Rollup 解決方案在比特幣基礎設施網絡上的落地。

與 Optimistic Rollup 不同，ZK Rollup 的核心特徵在於：它採用了 ZK 證明而非欺詐證明機制。證明者需要為每一批交易生成一份 ZK 證明，而驗證者可以直接對該證明進行驗證，這樣就可以避免長時間的交互式挑戰行為。

由於 BitVM2 已經將欺詐證明與 SNARK 驗證進行了融合，以分段式的方式實現了 SNARK 驗證器，因此，如果能夠在此基礎上進一步將 Rollup 完整的 ZK 證明驗證邏輯嵌入到 BitVM2 的驗證器中，使比特幣基礎設施主網能夠直接確認該 ZK 證明的有效性，那麼就將有望在比特幣基礎設施網絡上實現對 ZK Rollup 模式的支持。為此，GOAT Network 在 BitVM2 的基礎上進行了優化並開發了 GOAT BitVM2。

通過 GOAT Bridge 優化跨鏈橋機制

在前文中，我們提到，BitVM2 是一種能夠在比特幣基礎設施網絡上驗證複雜邏輯執行的計算框架。在運行過程中，BitVM2 會將比特幣主網作為結算層，並在爭議產生時，讓其承擔起部分數據可用性層的職責。也就是說，BitVM2 一方面使外部系統能夠繼承比特幣基礎設施網絡的安全性，另一方面也推動了比特幣基礎設施網絡資產與外部網路之間的交互。因此，基於 BitVM2 在跨鏈場景下的驗證能力，BitVM2 跨鏈協議也就此被衍生出來。

從運行機制上看，跨鏈橋連接了發起鏈和目標鏈兩端，當資產在兩端 “移動” 時並非是真的跨鏈轉移，而是通過一些方式在一條鏈上鎖定資產，在另一條鏈上釋放等額資產。例如，當用戶在比特幣基礎設施網絡上鎖定了一定金額的主網資產後，BitVM2 跨鏈協議會在 Layer2 上映射出等額的封裝資產。這一過程被稱為 Peg-in。而當用戶想從比特幣基礎設施主網中解鎖鎖定的資產時，Layer2 上的封裝資產會被銷燬，而他在比特幣基礎設施主網上對應的資產會在通過驗證後被釋放。這一過程也被稱為 Peg-out。由此可見，如何判斷是否要釋放資產，就成為了不同橋接方案的關鍵機制。

通常情況下，傳統橋接方案會依靠多籤機制來確認交易，或者在發起鏈和目標鏈上部署智能合約，然後讓一組質押節點驗證並執行跨鏈交易。而 BitVM2 跨鏈協議則是直接將跨鏈交易的正確性交由 BitVM2 的驗證機制來保障，依靠 SNARK 驗證器與欺詐證明的組合來實現比特幣基礎設施主網與 Layer2 之間資產的流通。因此可以說，BitVM2 橋接協議是一種 “信任最小化的跨鏈橋” 解決方案。

在跨鏈橋接過程中，BitVM2 設計了三種角色來保障傳輸過程的安全性，分別是：Operator 節點（對應 BitVM 中的證明者）、驗證節點（對應 BitVM 中的驗證者）以及委員會（Committee）。其中，Operator 節點負責執行工作，它需要質押資金並承諾自己會誠實執行 SNARK 驗證器；然後在 Peg-out 時，將 SNARK 驗證器的輸出結果提交到比特幣主網上，作為其申明的計算結果。隨後，驗證節點負責對 Operator 節點的計算結果發起挑戰。而委員會則負責輔助簽署交易，作為額外的安全保障。

在 BitVM2 的跨鏈邏輯的基礎上，GOAT Bridge 進行了一些調整。

首先，BitVM2 上的 Peg-out 過程需要用戶自己發起，而在 GOAT Bridge 中，當用戶準備銷燬其封裝資產時，Operator 節點會同時在比特幣基礎設施主網上對其發起等額主網資產的支付行為。該過程會受到 BitVM2 驗證邏輯的約束。如果驗證通過，那麼用戶會收到對應的比特幣基礎設施主網資產，而其封裝資產會被銷燬。如果驗證不通過，那麼兩邊的行為都會回滾。在這一機制的支持下，Operator 節點可以聚合多個小額 Peg-out 一起清算，從而降低執行成本、提升跨鏈效率並優化用戶體驗。

其次，為了防止 Operator 節點在 Peg-out 環節選擇對其有利的排序器集合，影響交易排序和驗證過程，GOAT Bridge 要求委員每隔兩週將下一組排序器的公鑰列表提前打包提交至比特幣基礎設施主網上，以 UTXO 的形式進行廣播以達到公開信息的目的。

最後，驗證節點在挑戰 Operator 節點後所獲得的獎勵，將被彙集到統一的獎勵池中，由委員會統一分配，以此延續激勵制度的可持續性。

多輪隨機挑戰機制

為了提升驗證流程的可信度，BitVM2 開放了挑戰機制。然而，如果出現多人同時針對同一個運算發起驗證挑戰，這不僅會造成資源的浪費，還會拖緩驗證的效率。此外，考慮到如果在多輪挑戰中 Operator 節點都沒有出現欺詐行為，那麼驗證節點會面臨付出了成本但是無法獲得激勵的問題。為此，GOAT BitVM2 嘗試引入了一種多輪隨機挑戰機制來優化這一流程。

具體來說，GOAT BitVM2 將傳統的 Optimistic Rollup 中存在的 1-2 周挑戰期進行了拆分。它會在挑戰期內隨機選出一批驗證節點，分為幾個輪次進行挑戰，每輪只有一位挑戰者。例如，GOAT BitVM2 可以挑選 6 個驗證節點（都需要質押少量比特幣基礎設施主網資產），每人分配 2 小時窗口期，要求它們一個接一個輪流驗證。如果某個驗證節點在自己的輪次發現欺詐行為並提交了欺詐證明，那麼他就可以獲得獎勵。如果沒有在本輪履行自己的職責則會被懲罰。

這一機制的優勢在於：可以避免因為多個節點同時發起挑戰而造成資源浪費，並使驗證效率更高。與此同時，因為驗證節點是隨機篩選的，這也無形中提升了驗證流程的安全性。根據官方披露，GOAT BitVM2 通過這一機制，可以將挑戰窗口期壓縮至 1 天。

GOAT Network 的證明引擎 —— ZKM

為了能夠為 Layer2 區塊生成 ZK 證明（零知識證明），GOAT Network 藉助了 ZKM 團隊的虛擬機產品。

ZKM 是由 Metis 基金會在 2023 年 7 月孵化的項目，其前身為 Project M，最初旨在為混合 Rollup 架構引入零知識證明解決方案，併為以太坊生態構建一個開源的基礎設施層。然而，隨著開發的推進，ZKM 的定位也逐漸發生了變化，不再侷限於開發混合 Rollup，而是致力打造一個 “跨鏈驗證層”，讓開發者能夠使用 ZK 證明對不同鏈的執行結果進行統一驗證，從而減少對中心化跨鏈橋的依賴。

今年 6 月，ZKM 的核心虛擬機 zkMIPS 發佈了 1.0 版本，致力於同時為以太坊基礎設施網絡和比特幣基礎設施網絡生態提供服務，以構建可兼容各種鏈的 ZK Rollup 基礎設施。這意味著，zkMIPS 的通用性得到了進一步的提升。

從實現方式上看，zkMIPS 是一個基於 MIPS32r2 指令集架構的 zkVM。zkVM 是零知識證明（ZK 證明）與虛擬機（VM）的結合，相較 zkEVM 具備更通用的特性。換句話說，zkVM 不僅能夠支持智能合約與加密驗證，還可以運行更通用的計算邏輯，因此，並不會只侷限在以太坊生態中。目前，Polygon、RISC Zero 等團隊都在推進 zkVM 的開發。

不過，不同於 RISC Zero 所採用的主流指令集 RISC-V，zkMIPS 採用了 MIPS32r2 指令集。在解釋這一選擇之前，我們還是先來了解一下 RISC-V 的相關背景。

RISC-V 是一個基於 RISC 原則的開源指令集架構（ISA），該指令架構起源於 Web2 計算領域，它代表著一組用於通用計算的指令。RISC-V 指令集包括了用於執行運算和邏輯、用於加載和存儲操作、用於跳轉等不同功能的指令，其基礎指令集只有 40 多條，即使再加上模塊化的擴展指令也只有幾十條，因此，RISC-V 架構具有簡單靈活的特徵，並且完全開源，具有很強的通用性。[3]

然而，這種過於精簡的特徵對於想要同時服務比特幣基礎設施網絡的 zkMIPS 而言，似乎並不是最好的選擇。這是因為，雖然 RISC-V 的基礎指令集非常簡單，但是如果想要實現某個複雜程序的邏輯，需要寫很多條指令，進而導致證明電路變得龐大，證明成本升高。而 MIP32r2 可以支持更加豐富的指令流（實現了 62 條指令），且格式更加統一，可以減少額外的步驟。此外，考慮到 RISC-V 目前仍處於不斷地演化狀態，對於想要追求長期穩定性、跨鏈可移植性、更低 ZK 證明生成成本的 zkMIPS 而言，MIP32r2 是其更好的選擇。

今年 7 月，ZKM 團隊再次將 zkMIPS 升級成為最新版本的 Ziren。該版本通過 GPU 加速大幅提升了 ZK 證明生成的速度，並引入分佈式節點網絡為並行生成 ZK 證明提供支持。

從功能層面看，Ziren 可以把使用 Rust 或 C（即將支持 Golang）語言開發的程序編譯成可執行的 MIPS 指令並執行計算，並在執行的同時生成 ZK 證明，以申明計算的正確性。對於 GOAT BitVM2 而言，Layer2 每產生一個區塊，都可以利用 Ziren 為其狀態變更生成相應的 ZK 證明。Operator 節點可以在需要時將這些逐塊生成的證明聚合成一個 SNARK 證明並提交到比特幣主網上。根據官方最新數據顯示，Ziren 能夠在約 2.6 秒內為一個 Layer2 區塊生成 ZK 證明，Operator 節點聚合一個批次的 ZK 證明時間約為 2.7 秒，而完成從聚合證明到提交至比特幣主網的時間約為 10.38 秒。由此可見，這一性能參數為 GOAT BitVM2 Beta 測試網的實時證明能力提供了可行性支撐。

藉助 Universal Operator 實現去中心化排序

那麼，GOAT Network 又是如何將運行在其網絡上的數據提交到比特幣基礎設施網絡，進而繼承比特幣主網安全性的呢？這就需要利用到 GOAT Network 的去中心化排序器機制了。

由於作為 Layer2 的 Rollup 會幫助 Layer1 主網處理交易請求，因而，Layer2 需要對其網絡上 Mempool 中等待的交易數據進行排序，以決定如何將它們打包進區塊。包括 Arbitrum 和 Optimism 在內的很多早期 Rollup 都採用了中心化的方式來處理排序問題，即使用單一的官方排序器，然後按照 “先到先處理（FCFS）” 的模式對交易數據進行。這種方式可以有效保持交易的秩序以及處理的效率，但是會存在中心化的風險，一旦排序器節點掉線就可能會導致整個網絡在短時間內無法出塊。

除此以外，如何排序以及由誰來排序，往往會涉及到 MEV 的爭奪問題。MEV（Maximal Extractable Value 最大可提取價值）是一種與經濟利益相關的行為概念，它是指在區塊創建的過程中，PoW 網絡中的節點或者 PoS 網絡中的驗證者、區塊構建者會通過包含或排除區塊內的交易，改變區塊內的交易順序來提取超過標準區塊獎勵和 Gas 費用的價值。採用單一排序器就意味著從中產生的 MEV 將歸該排序器所有，這無形中也會削弱節點的收益。

為此，GOAT Network 將挑戰者的輪換機制擴大到了整個網絡的參與節點中。在 GOAT Network 的實際運行中，存在著多個角色，包括有：Committee（委員會）、Sequencer（排序器）、Operator（操作節點）、Challenger（挑戰節點）、Watchtower（守護節點，從 Sequencer 候選集合中挑選出來的一類挑戰者）以及 Relayer（中繼器）。這些節點分工不同，所負擔的成本和享受的權益也不相同，例如，Operator 節點的對於算力的需求遠高於其他角色，而排序器節點卻掌握著 MEV 收益。

為了平衡節點之間的權利和成本壓力，降低因為某類節點數量過少而產生的集中化風險，GOAT Network 引入了 Universal Operator（通用操作節點）的概念，試圖將所有不同角色統一管理，允許節點輪換擔任不同職責，以此來平衡不同節點之間的成本和收益，進一步調動節點的積極性。這意味著，GOAT Network 的節點不會是固定的排序器或者驗證者節點，而是輪流來承擔職責。根據設計，Universal Operator 需要先進行質押，隨後再按照輪次隨機分配到不同角色。不過，節點分配到角色的概率會與它們的質押份額相關，例如，如果某節點質押的資產佔到了總質押池的 5%，那麼他將有約 5% 的概率成為排序器節點，5% 的概率成為操作節點，5% 的概率成為挑戰節點，以此類推。這樣一來，節點可以輪流承擔算力成本，也可以輪流享受權益。

然而，這一流程中也會存在一些潛在的問題，例如，不同運營節點的硬件性能不同，導致執行速度不同。為了解決這一問題，GOAT Network 設置了一種超時機制，如果某個挑戰者或者排序器節點沒能按時完成任務，那麼系統會直接切換到下一個節點，並對本輪沒有完成任務的節點進行懲罰或者失去下一次擔任該角色的機會。

利用 EIP-1559 降低 Gas 費用

除此以外，GOAT Network 在 Gas 費用結構上也進行了一些優化，該團隊試圖通過利用 EIP-1559 機制來降低費用。

EIP-1559 是一項於 2019 年被提出的有關調整 Gas 計費方式的以太坊改進提案，並在 2021 年 8 月 5 日作為倫敦升級的核心內容正式上線。

在 EIP-1559 被採用之前，以太坊的 Gas 的費用模式本質上是一種拍賣機制：Gas Price（指用戶願意為每個 Gas 單位支付多少費用）× Gas Limit（指用戶願意為這筆交易支付的最大 Gas 數量，一般來說，實際消耗的數量會小於這一上限）。[4] 如果用戶給出的 Gas Price 越高，那麼節點會優先打包他的訂單。隨著網絡擁堵情況加劇，用戶就需要不斷提升 Gas 費用。這樣就會導致費用波動性極大，使用戶難以預測應該支付的 Gas 費用，而且對於節點來說，這種波動性也會造成不良競爭，甚至可能威脅到以太坊網絡的公平性與穩定性。

因此，EIP-1559 將 Gas 費用拆分為了基礎費用（Base Fee）和區塊打包者小費（Tip）兩部分，也就是以太坊網絡現在使用的費用結構。其中，基礎費用是用戶必須支付的費用，其金額由算法控制，該部分費用會被直接燃燒以降低以太坊網絡資產的總量，而區塊打包者小費則是用戶願意為加速打包交易而支付的額外費用。這種方式可以讓 Gas 費用變得更加精確和可控。

GOAT Network 將這一模式引入了自己的 Layer2 網絡。該網絡的 Gas 費用也包含兩個部分：基礎費用以及區塊打包者小費。

其中，為了能夠兼容以太坊生態的工具，GOAT Network 直接採用 EIP-1559 標準的邏輯來計算基礎費用，使用了 Wei（以太坊中最小的單位）為單位來表示 Gas 費用，但是在實際結算環節會換算成為比特幣基礎設施網絡資產（即 BTC）來進行支付。但是，GOAT Network 不支持 EIP-4844，因而沒有需要使用 blob 而產生的費用。此外，與以太坊網絡的做法不同，GOAT Network 不燃燒基礎費用部分，而是將其納入統一獎勵池，後續再作為激勵重新分配給節點。

小結

由此可見，GOAT BitVM2 作為 GOAT Network 的核心執行系統，它試圖從三個方面克服 BitVM2 的瓶頸問題：

1、藉助於去中心化排序器機制來降低 Operator 節點實施雙花攻擊的風險；

2、通過引入 ZK 證明機制來提升驗證效率，並在挑戰階段引入多輪隨機挑戰機制來增加挑戰者作惡的成本；

3、通過 Universal Operator 的設計來優化參與調整節點的激勵策略。

從整體來看，GOAT Network 作為比特幣基礎設施網絡的 Layer2 擴容方案，它通過結合 BitVM2 和 ZKM 分別解決了如何在比特幣基礎設施網絡中驗證程序的計算邏輯、實現跨鏈交互，以及如何生成 ZK 證明等方面的問題，不僅在開發層面保持了對以太坊 EVM 的兼容性，還同時繼承了比特幣主網的安全性。同時，GOAT Network 還利用通用型 Operator 機制將節點的成本和權益進行分攤，以獨特的方式實現了去中心化的排序機制，進而在效率和去中心化之間取得了一種平衡。除此以外，GOAT Network 還通過引入 EIP-1559 模型將其網絡的 Gas 機制進行了優化，為節點引入了可持續性的競爭模式。

值得注意的是，今年 7 月，BitVM3 白皮書正式發佈，它在 BitVM2 的基礎上大幅優化了性能與效率，將原本需要放在鏈上進行的完整驗證過程進行了進一步的鏈下移植，只將最小化的爭議數據放在鏈上。具體來說，在 BitVM2 中，驗證一個 SNARK 證明通常需要構造一筆約 4MB 大小的交易，而經過 BitVM3 的優化，這一數據規模被壓縮到了 KB 級別，相當於將爭議成本降低了近 1000 倍，同時，節點需要質押的成本也因此得以大幅降低。這就意味著，在 BitVM3 的支持下，需要上鍊的數據體積將變得更小，爭議成本將變得更低，而 ZK 證明的驗證效率能夠得到大幅提高。因此，在比特幣基礎設施網絡上構建 ZK Rollup 也具備了實際可行性。可以說，BitVM3 的出現將發揮更加深遠的意義。

根據官方的披露，GOAT Network 已經基於 BitVM3 進行了優化與落地，將其從 “實驗性概念” 推動至 “可部署階段”。這一動作不僅提升了自身的驗證效率，也進一步推動了 BitVM 技術的實用化進程。如果說，基於 BitVM2 構建的 Rollup 還帶有一定樂觀元素的話，那麼實現對 BitVM3 的支持，則意味著 GOAT Network 正在逐步過渡到真正意義上的 ZK Rollup 架構。

GOAT Network 的產品進展及生態發展情況

為了實現比特幣基礎設施網絡與 GOAT 網絡之間的高效互操作性，2025 年 7 月 31 日，GOAT Network 的測試網 Testnet3 Beta 正式上線。該網絡的推出也正式標誌著 GOAT Network 實現可支持 “實時證明” 比特幣 ZK Rollup 願景的落地。這也意味著，通過藉助 GOAT Network，用戶不需要再經歷較長的挑戰週期，而是能夠及時地完成驗證，從而享受到流暢的用戶體驗。

根據 2025/9/15 最新的數據顯示，目前 Testnet3 Beta 已經產出超 730 萬個區塊，最近 6 個區塊生成 ZK 證明的平均時間約為 2.17 秒，近 6 個證明聚合耗時約為 2.67 秒，而最近一個 SNARK 證明生成耗時約為 9.71 秒。由此可見，在當前實際運行過程中，Testnet3 Beta 的表現已經穩定在了一個相對較快的速度上。

筆者特別提醒：本文僅為幫助讀者瞭解 GOAT Network 的技術原理與形成原因，旨在推動 Web3 與區塊鏈產業合規發展，並不構成任何提議和要約，並請您知曉發行、參與投資 Token 這一行為在不同國家和地區均有不同嚴苛程度的法規要求和限制，尤其在中國大陸發行 Token 涉嫌 “非法發行證券” 行為（中國大陸讀者強烈建議閱讀《中國大陸涉及區塊鏈與虛擬貨幣相關法律法規整理及重點提要》），因此請您勿以此信息進行相關決策，並請您嚴格遵守您所在國家和地區的法律法規。

截至 2025/9/15 為止，GOAT Network 官方已經公佈了 66 個生態合作對象，覆蓋了 DeFi、基礎設施、跨鏈橋、鏈遊等多個領域。其中，全球節點基礎設施提供商 RockX、區塊鏈基礎設施公司 BenMo 和 HashKey 集團旗下雲基礎設施服務 Hashkey Cloud 是目前 GOAT Network 已經披露的合作排序器節點運營商，負責為 GOAT Network 網絡中的交易排序、區塊生成、ZK 證明的執行與驗證等提供支持。

GOAT Network 在產品層面面臨的潛在挑戰

然而，在比特幣基礎設施網絡上構建 ZK Rollup 畢竟還處於探索階段，GOAT Network 也會因此而面臨一些潛在的風險挑戰。

例如，為了保障系統的正常運轉，GOAT Network 雖然在其節點輪換策略中規定，當某個節點超時後，系統會自動切換到下一個節點。但是網絡中的節點需要輪流擔任不同的節點角色，尤其是 Operator 節點，這無形中會對節點的計算性能提出要求。雖然節點在擔任 Operator 節點輪次中的損失可以通過充當算力要求較低、激勵相對較高的排序器節點獲得補充，從而在一定程度上平衡受益，但是隨著系統的長期運行，節點依然會形成一種 “優勝劣汰” 的趨勢，最終或可能只剩下高性能節點。

另外，GOAT Network 高度依賴 BitVM 來為比特幣基礎設施網絡提供對智能合約的支持。然而，BitVM 本身仍處於持續優化階段，其性能、穩定性都存在不確定性，這些因素都可能會對 GOAT Network 產生直接的影響。

除此以外，當前市場上，基於 BitVM 構建的 Layer2 並不只有 GOAT Network，還存在著其他直接競品。同時，為比特幣基礎設施網絡提供智能合約支持的也不限於 BitVM，這就意味著，GOAT Network 或將在未來發展中面臨激烈的競爭壓力。

GOAT Network 與其他擴容方案的橫向對比

剛剛提到，隨著 BitVM 的落地和發展，除了 GOAT Network 以外，還有更多項目正在邁入同樣的發展路徑中。這其中就包括有：Citrea、Alpen、Hemi Network 等。那麼，這些項目與 GOAT Network 究竟有何區別？

Citrea 是一條比特幣 ZK Rollup 網絡，它通過 BitVM 機制在比特幣基礎設施網絡上進行樂觀驗證，並將 Layer2 狀態錨定至比特幣主網。Citrea 採用 RISC Zero 虛擬機來實現 EVM 兼容性，並計劃實現對更多虛擬機的支持。此外，Citrea 還引入了多個排序器節點來實現去中心化機制。

Alpen 是一條以比特幣基礎設施網絡為結算層的 EVM 兼容 ZK Rollup，它採用了比特幣主網來作為其狀態承諾和有效狀態轉換證明存儲的基礎層。為了實現比特幣基礎設施網絡和 Aplen 網絡之間的跨鏈傳輸，Aplen 團隊推出了比特幣橋接協議 Strata Bridge，該橋同樣借鑑了 BitVM2 的驗證和爭議解決機制。同時，Aplen 團隊也正在開發基於樂觀機制的驗證器，以便在不同應用場景中保持性能和安全性之間的平衡。

Hemi Network 是一條模塊化的 Layer2。它試圖將比特幣基礎設施網絡與以太坊基礎設施網絡作為兩大底層支柱，然後整合出一個統一的網絡，使用戶和開發者既能繼承比特幣基礎設施網絡的安全性，又能夠發揮以太坊網絡中在智能合約方面的能力。Hemi Network 在 EVM 的基礎上開發了自己的 hVM 虛擬機，嘗試將完整的比特幣基礎設施網絡節點直接集成到 EVM 中，使其具備訪問比特幣基礎設施網絡數據的能力。根據 Hemi Network 官方的計劃，該團隊將引入 BitVM 機制來使用 ZKP 證明比特幣基礎設施網絡、以太坊基礎設施網絡以及 Hemi Network 狀態部分的內容。

由此可見，雖然上述項目都引入了或者正在引入 BitVM 機制，但是它們之中與 GOAT Network 類似，明確定義為比特幣 ZK Rollup 的有 Aplen 和 Citrea。但事實上， Aplen、Citrea 與 GOAT Network 在定位上依然存在著差別： Aplen 以及 Citrea 主要通過跨鏈橋將 Layer2 的狀態變化錨定到比特幣基礎設施主網中，進而發揮比特幣基礎設施網絡作為數據可用性和結算層的作用。也就是說，它們關注的重點是如何將 Layer2 的狀態變動錨定到比特幣主網上，獲得來自比特幣網絡的安全性和可驗證性。但是，GOAT Network 主要強調的是實時生成 ZK 證明的能力，力圖通過提升網絡性能，證明 ZK Rollup 在比特幣基礎設施網絡上的實際可用性。因此，Aplen、Citrea 與 GOAT Network 未來也將邁向不同的產品路徑。

未來展望

從本質上來說，GOAT Network 構建比特幣 ZK Rollup 的核心目標是為了進一步釋放比特幣基礎設施網絡生態價值，為比特幣生態注入更多創新的空間。雖然近日來，全球在區塊鏈相關的政策上開放了更多包容性，但是對於分佈式金融相關產品的合規性和監管策略依然尚未明朗。在這一背景下，GOAT Network 在持續推進技術創新的同時，需要時刻確保自身的發展符合未來的監管框架。

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（以太坊虛擬機）的可能性。這意味著以太坊或將迎來重要轉型 —— 其核心計算層將面臨全面重構，ZK 證明系統將有望成為以太坊的核心計算框架。這對於 GOAT Network 來說，既是機遇也是挑戰。這是因為，GOAT Network 當前所使用的 ZKM 並未基於 RISC-V 指令集構建，這在未來是否會面臨跨鏈生態集成時的兼容障礙仍存在不確定性。不過，GOAT Network 在比特幣生態中押注 ZK 技術的策略，將有望迎合這一趨勢的發展方向。

不止如此，以太坊基金會也於近日向 zkEVM 團隊提出了 “實時證明” 的標準。該標準明確了主網區塊的延遲率、節點的成本投入、證明大小等參數標準，致力於強化 ZK 技術在主網層面的可行性與效率。例如，該標準規定，證明大小需要控制在 300KB 以內，而節點的硬件初始採購成本不超過 10 萬美元。這與 BitVM3 所優化的目標是高度一致的，即壓縮驗證過程中需要上鍊數據的大小，並降低交互成本。因此，GOAT Network 在比特幣基礎設施網絡上探索 “實時證明” 機制，不僅與以太坊的技術演進路線相呼應，而且也展示了 ZK 技術在比特幣基礎設施網絡生態中的潛能，同時滿足了主流應用開發者對高效率交互方面的需求。在這一趨勢下，GOAT Network 能否在未來釋放更大的潛力與價值，也同樣值得人們持續關注與期待。

參考文獻

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