《比特幣層級：無信任金融時代的掛毯》是一份關於整個比特幣生態系統發展的研究報告。該報告由斯巴達集團 (Spartan Group) 團隊凱爾·埃利科特 (Kyle Ellicott) 和多位專家撰寫，他們提供了反饋和見解，並慷慨地花時間審查了您今天閱讀的最終版本。本部分是該報告系列四篇文章中的第二篇。
作者/貢獻者
Kyle Ellicott，Yan Ma，Darius Tan，Melody He
不斷發展的比特幣議題
自 2009 年 1 月比特幣誕生以來，它的作用和潛力已經發生了顯著的變化。許多人最初認為比特幣是通脹對沖、價值存儲以及金融體系民主化的希望燈塔。它在塑造去中心化應用程序 (dApps) 的未來方面的作用最近才成為焦點。到 2023 年，即發佈近 14 年後，這種演變變得顯而易見，因為以太坊在應用程序方面取得了越來越大的成功，比特幣作為一種資產在以太坊上不斷發展，佔據了主導地位，開發人員在比特幣核心網絡之上引入了眾多基礎設施“層”（Layer-1 或 L1）。 ）。這些比特幣層增強了可擴展性和可編程性，利用比特幣的穩定性和安全性，同時利用其超過 850B+ 的價值並在不改變 L1 的情況下增加非生產性資本。我們現在看到比特幣各層的顯著進步，使它們能夠對 BTC 資產起作用並繼承比特幣的重組安全性和最終性，同時克服其可編程性和性能方面的限制。展望未來，這些比特幣生態系統獨有的附加基礎設施層將成為許多人構建應用程序的基石。
儘管取得了這些進展，許多必要的基礎設施仍處於開發和實驗階段。這次旅程並非沒有先例。2017年，早期的NFT和代幣項目充斥以太坊網絡，導致交易緩慢、交易費用高昂。這重新激發了開發人員社區構建更強大基礎設施的雄心，為網絡提供必要的可擴展性和靈活性，以支持甚至一小部分潛在應用程序的需求。以太坊社區對多種方法進行了辯論和實驗，最終決定採用分層方法來提高性能和可擴展性，從而形成了利用良好的以太坊（第 2 層或 L2），鎖定總價值達數十億美元（TVL）。以太坊的經驗為比特幣在應用程序及其底層網絡的擴展、增長和去中心化方面提供了寶貴的見解。
與以太坊類似，隨著序數的引入和向“基於比特幣構建”的轉變，比特幣經歷了一個關鍵時刻。近六年後，比特幣最近也經歷了類似的時刻，這要歸功於序數的發佈（基於序數理論和在比特幣鏈上刻錄數據的能力）以及“基於比特幣構建”的新文化轉變。這一轉變引發了比特幣 L1 之上的基礎設施和擴展層的發展革命。我們現在不僅看到新的協議和代幣標準（BRC-20 等），還看到新的比特幣 L2 的開發，這些 L2 已經開始解鎖比特幣經濟，並讓我們一睹解鎖 $850B+ 休眠狀態的潛力。資本和業界迄今為止最穩定和經過考驗的技術。因此，比特幣理論正在被重新定義：比特幣不再只是一種價值存儲或資產，而是正在成為其自身不斷擴張的經濟中的基本基礎設施。與以太坊的增長軌跡相似，比特幣生態系統可能會經歷病毒式使用案例推動的用戶採用激增，從而啟動飛輪。反過來，這將吸引更多的開發者並增加生態系統的應用程序 TVL。考慮到比特幣 $850B 的市值約為以太坊 $270B 的 3.1 倍，而其應用 TVL 目前僅是以太坊 $76B 的一小部分，約為 3.2 億美元，這種情況為比特幣生態系統提供了潛在的 740 倍增長機會在應用程序方面達到與以太坊相似的成熟度，這還不包括生態系統獲得動力後額外的流動性流入。
比特幣智能合約的巨大市場潛力
網絡與資產
為了理解不斷變化的敘述，需要區分比特幣、網絡（即比特幣核心、比特幣 L1、比特幣區塊鏈）和 BTC（數字資產）。許多人一直感到困惑，因為“比特幣”一詞本身可以指代兩者，雖然兩者有很大不同，但又密切相關。為避免混淆，本報告在提及網絡時採用大寫比特幣的標準，並使用 BTC 作為代幣或數字資產。
- 2008 年 10 月 31 日，著名的介紹點對點電子現金系統的白皮書發佈後不久，比特幣網絡就上線了。它的創世區塊於 2009 年 1 月 3 日被開採。自發布以來，該網絡一直保持穩定，而其他網絡則經歷了停機、攻擊等情況，證明了其作為終極 L1 的可行性。比特幣已經表明，它可以在沒有中心化中介的情況下提供信任，並充當交易、資產和未來應用的最終去中心化結算層。然而，由於比特幣缺乏靈活的可編程性並且無法從外部以可信方式寫入網絡，因此在比特幣上開發除 BTC 資產本身之外的應用程序一直很困難。比特幣與以太坊有一個重要的不同之處：它本身並不支持智能合約，而智能合約使去中心化應用程序能夠使用 BTC 作為資產或在比特幣 L1 上結算交易。
- 比特幣這種數字資產傳統上被認為是一種價值存儲工具，是針對動盪的全球金融市場的通脹對沖工具。它的創建首次提供了一種數字化、無需許可、抗審查且稀缺的全球資產。它仍然是頂級的加密資產，市值超過 850B 美元，在 2021 年 11 月達到峰值時達到 1.25 萬億美元。然而，即使在十多年後的今天，BTC 在很大程度上仍然是一種 SoV，幾乎沒有其他效用或能力。超越這一點而無需進一步發展。
比特幣層提供了這個問題的解決方案。BTC，即資產，是比特幣 L1 的最初用例。如果比特幣層（例如比特幣 L2）可以運行可以使用 BTC 作為資產的智能合約，那麼比特幣 L1 可以保留其安全性、耐用性和去中心化的主要優勢，同時允許在其他比特幣層上進行無限的實驗。使用 BTC 作為資產的應用程序可以運行 L2 軌道並在 L1 上結算交易。這些 L2 軌道還可以從 L1 繼承越來越多的安全性，同時提供更快、更可擴展的交易。這使得“以比特幣為基礎”成為可能，並重新定義了比特幣理論，使其成為不斷擴張的比特幣經濟的資產和基礎設施。
以比特幣為基礎
多年來，基於比特幣區塊鏈的構建帶來了獨特的機遇和挑戰。與其他區塊鏈不同，比特幣最初是作為一種資產或“貨幣”，而不是作為應用程序平臺，而其他區塊鏈則明確地作為應用程序平臺開始。為了理解為什麼比特幣相對於其他生態系統發展成成熟生態系統的時間較晚，有必要回顧一下它的起源：
- 比特幣網絡歡迎所有人，無論背景或技術知識如何。比特幣的代碼是開源的，可以複製和修改。這種開放性培育了一種實驗文化，沒有任何單一團體或個人決定區塊鏈的方向。
- 網絡的互操作性有限導致了獨特的衍生品。比特幣的衍生品是完全獨立的網絡，擁有自己獨立的資產，並且缺乏與原始比特幣網絡的“向後兼容性”。因此，在目前的狀態下，BTC資產僅限於比特幣網絡內，無法直接移除或轉移到其他區塊鏈網絡。
- 缺乏可編程性給構建帶來了重大障礙。比特幣不具有靈活的可編程性 ，因為它不提供智能合約，這阻礙了其作為應用程序開發平臺的使用。當將比特幣視為構建平臺時，這一點及其嚴重的性能限制是一個關鍵挑戰。
- 比特幣 L1 需要速度和規模方面的幫助。比特幣網絡快速確認交易或在短時間內處理其平臺上大量交易數據的能力非常有限。由於保持去中心化的迫切願望，比特幣區塊鏈中的記錄（稱為區塊）必然在大小和頻率上受到限制。比特幣網絡的鏈上交易處理能力受到平均10分鐘的區塊創建時間和1兆字節的原始區塊大小限制的限制，平均交易確認時間為10到30分鐘以上，兩者都無法接近足以滿足大多數應用。
解決這些特徵需要理解區塊鏈三難困境。將其應用於比特幣的 L1 揭示了一個去中心化 (a) 和安全 (b) 的網絡，但缺乏直接的可擴展性 (c)，每秒僅處理約 3 至 7.8 筆交易 (TPS)。這一限制凸顯了對替代解決方案或附加層的需求，以補償網絡固有的犧牲。
對可擴展解決方案的緊迫性導致了以太坊網絡的早期創建，儘管缺乏比特幣的安全性和去中心化性，但通過為 L2（即 Arbitrum、OP 主網等）、子網等應用程序開發提供必要的可擴展性解決方案，實現了顯著增長（即 Avalanche 的Evergreen）等。整個行業也進行了類似的權衡，引發了專注於擴展解決方案的開發浪潮，例如分片、嵌套區塊鏈、狀態通道、超級網（即Polygon Edge）、應用鏈，和 L2（或側鏈，如某些人喜歡的那樣）。
多年來，焦點主要集中在以太坊和以太坊虛擬機（EVM）兼容的生態系統上。然而，截至 2023 年，隨著最近對比特幣 L1 和 Ordinals 的升級，出現了明顯的轉變。開發人員越來越多地將注意力轉移回比特幣，特別是解決其可擴展性——這是比特幣 L1 特有的三角困境的重要組成部分。
擴展比特幣：關鍵的 L1 升級
比特幣可擴展性的重大進步始於2017 年 7 月的隔離見證(SegWit) 更新。這次升級標誌著一個關鍵的變化，它將解鎖代碼分離到每個比特幣交易的專用部分。這減少了交易時間並增加了區塊容量，超出了中本聰在2010 年設定的最初 1MB 限制。
SegWit 引入了使用權重單位 (wu)的修訂版塊大小測量，後來稱為 vsize/vbyte，允許每個塊最多 4M 權重單位 (4wu)，有效地將塊大小擴展到大約 4MB。這一變化旨在向後兼容所有以前的比特幣核心版本，顯著提高了交易效率。
比特幣：1MB 區塊大小容量係數。來源：Glassnode
SegWit 通過分割數據結構實現了這一點，將交易中的“見證”數據（包括簽名和腳本）分離到比特幣區塊的全新部分，稱為“交易數據”，包含發送者、接收者等的詳細信息該結構的介紹將新的4wu塊大小拆分為：
- 與交易數據相比，見證數據的每 vbyte 計數為 1wu 或每 vbyte 權重的 25%。
- 與見證數據相比，每 vbyte 的交易數據為 4wu，即每 vbyte 權重的四倍。
SegWit 有何不同？資料來源：Cointelegraph
繼 SegWit 之後，下一個重大升級於 2021 年 11 月激活，稱為Taproot。它是一個軟分叉，消除了對每筆交易見證數據足跡最大數量的限制，從而加快了交易速度，通過Merkelized Alternative Script Trees (MAST) 增強了隱私性，並使用Schnorr實現了更高效的密鑰簽名。Taproot 還促進了比特幣 L1 上的資產交易，引入了Pay-to-Taproot (P2TR) 和Taproot Asset Representation Overlay (Taro) 等協議。
- 由 Taproot 提供支持的Taro是一項提議的協議，用於在比特幣 L1 和閃電網絡上發行、發送和接收資產，該協議於 2023 年 10 月啟動了其主網 alpha 發佈。
- Schnorr簽名通過引入將多個公鑰和簽名組合為一個的能力來解鎖密鑰聚合。簡而言之，組合多個簽名進行驗證而不是單獨聚合可以提供更高的交易效率。
- MAST隱藏與交易相關的任何預設條件。未使用的結果不會在鏈上發佈，從而增加了隱私並壓縮了交易規模，從而減少了數據使用。
- P2TR添加了一種使用 Taproot 地址消費比特幣的新方法。
這些L1升級為比特幣層的進一步發展奠定了基礎，而比特幣層的發展一直在後臺悄然發生。直到 Ordinals 的發佈，基於比特幣的構建才再次成為人們關注的焦點，標誌著比特幣可擴展性和功能性的新時代。
Ordinals 復興了比特幣建造者文化
儘管進行了 L1 升級，但在 2017 年“區塊大小戰爭”的保守結果之後，直到 2022 年，比特幣的開發活動經歷了一段停滯期。這種相對緩慢的發展速度很大程度上歸因於主要關注維護比特幣核心 L1，而關注較少發展廣闊的生態系統所需的更廣泛的基礎設施。在比特幣的有限開發活動中，工作主要集中在諸如 Stacks（超過 175 名每月活躍開發者）和 Lightning 等新興生態系統中，後者僅佔行業開發者的一小部分。
隨著 2022 年 12 月 Ordinals 的出現，比特幣的發展格局發生了重大轉變。Ordinals能夠創建不可變的鏈上數字工件，不僅重振了比特幣開發者社區，而且預計到 2025 年將發展成為一個規模高達 4.5B 美元的市場。越來越多的開發者正在超越他們對以太坊的唯一關注。這些開發人員正在不斷擴大他們的範圍，以納入比特幣 L2 的框架。這一關鍵發展標誌著比特幣生態系統內參與和創新的復甦，為增長和技術進步的新時代奠定了基礎。
比特幣每月活躍開發者。來源：電力資本
Ordinals的引入對比特幣網絡產生了深遠的影響，尤其是交易費用的增加。與 2022 年 1-3 sats/vB 相對適中的費用形成鮮明對比的是，2023 年 5 月 Ordinals 首次登上舞臺時，費用迅速上漲至 20 倍至 500 倍。截至 2023 年 12 月，費用繼續上漲高達 280%。費用的上漲清楚地表明瞭比特幣網絡的活動和興趣的增強，在振興比特幣建設者的文化和生態系統方面發揮著至關重要的作用。雖然更高的費用對比特幣的長期安全預算做出了積極貢獻，超過了當前的標準，但它們也反映出對比特幣區塊空間的需求不斷增長。
由於序數，比特幣平均交易費於 2023 年 5 月達到峰值。來源：ycharts
比特幣網絡使用量的激增導致其基礎設施的壓力加大，表現為交易成本更高，並對可承受性和實用性提出了挑戰。當用戶面臨相對於交易金額不成比例的高額費用時，這種趨勢尤其明顯。例如，價值 100 美元的比特幣交易可能會產生高達 50 美元的費用，從而顯著降低其經濟可行性。這種場景延伸到閃電網絡通道，由於成本過高，關閉具有相似交易價值的通道變得不切實際。如果交易費用達到高達 1,000 sats/vB 的過高水平，網絡將面臨進一步複雜化的風險。這種情況凸顯了比特幣生態系統中迫切需要可擴展的解決方案，以適應不斷增長的需求，同時保持交易可行性。
序數現象雖然重新點燃了開發者對比特幣的興趣，但也放大了這些限制。值得注意的是，Ordinals 缺乏對完全表達的智能合約的支持，這使得開發人員的注意力轉向了其他平臺。這強調了比特幣生態系統內需要更復雜的擴展解決方案，以確保其在更廣泛的區塊鏈和金融領域的實用性和相關性。
L2解決方案的戰略要務
因此，L2 解決方案對於比特幣網絡的功能和成功變得越來越重要。L2 在 L1 之上運行，通過促進鏈下交易渠道來增強可擴展性並降低交易成本。與以太坊的 L1 自主支持智能合約不同，比特幣的 L1 依賴 L2 來實現此功能，因為其原始設計優先考慮安全性和去中心化。這種依賴凸顯了 L2 解決方案在將比特幣的實用性擴展到基本交易之外的關鍵作用，從而增強其效率、可擴展性和在數字資產領域的整體吸引力。
比特幣的 L2 解決方案雖然仍處於開發的早期階段，但有望實現顯著增長。目前，比特幣 L2 並未表現出與以太坊等已建立的替代 L1 網絡和 Polygon 等 L2 網絡的擴展解決方案相同的成熟度。這些網絡自 2017 年以來受益於廣泛的開發工作，為其平臺配備了先進的工具（即 Starknet、ZKSync 等）和功能，這反映在其 TVL 數據中，約為其市值的 9.0% 至 12.5%。人們期望，隨著時間的推移，通過持續創新，比特幣的 L2 解決方案將達到類似的發展水平，從而解鎖可比的或更大的 L2 經濟。據估計，在可預見的未來，比特幣 L2 將管理所有 BTC 交易的很大一部分，可能會處理所有 BTC 交易的 25% 以上，與比特幣 L1 的使用相比，其目前的最小份額顯著增加。
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作者注（2024 年 2 月 8 日）：
比特幣 L1 基礎設施的一些最新發展旨在模擬智能合約功能，而無需建立專用的智能合約層。遞歸銘文 (BRC-420) 和 OrdiFi 等創新，以及通過軟分叉恢復“OP_CAT”功能的討論，體現了繞過傳統智能合約，促進類似於 DeFi 的複雜交易的努力。
與以太坊虛擬機（EVM）——EVM 兼容鏈的基石，通過通用 VM 促進可組合性——相比，比特幣的框架缺乏這樣的機制。這種根本差異需要部署額外的工具和更復雜的集成策略來提供同等的用戶體驗，這可能會導致類似於基礎網絡所面臨的可擴展性挑戰。該生態系統已經在不同程度上見證了智能合約集成的出現，並期望進一步擴展。
為了突出這些進步，BRC-420 背後的團隊最近推出了Merlin Chain，這是一種比特幣原生 L2 解決方案，旨在緩解可擴展性問題。此外，Ordz Games 利用 BRC-20 代幣 $OG 推出了首款基於比特幣的遊戲，該遊戲在 ALEX Lab 的 $ORDG 啟動板上進行了首次 DEX 發行（IDO），實現了 81 倍的超額認購。在本系列的後續部分中，我們將詳細探討更多這些創新，概述比特幣生態系統不斷發展的格局。
