Cregis Research：2023年比特币生态调研报告

odaily 2024年01月13日 17:01

在探索比特币的生态系统时，我们可以将其项目分为三大类别：主网扩展协议、二层解决方案和图灵完备性解决方案。主网扩展协议直接在比特币的主链上实施，扩展其功能。二层解决方案则在比特币主链之上构建，提供额外的功能和改进，比如提高交易速度和降低交易成本。最后，图灵完备性解决方案为比特币引入智能合约功能，使其能够支持更复杂的应用，开拓比特币用例的新领域。这三大类别共同构成了一个多元化、不断发展的比特币生态系统。本文将围绕这三大类别，提供一个全面的解析。

2020?年?1?月：比特币核心开发者 Pieter Wuille 发布了 BIP 341 和 BIP 342 比特币改进提案为今天的比特币生态带来了可能性。

2022 年?6?月：Casey Rodarmor 对 BIP 342 中的?Tapscript 做了技术延伸与扩展，并且提出了比特币“Ordinals（序数）”和“inscription（铭）”技术概念，实现了为每个聪分配唯一编号并添加注释来实现扩展的功能。

2023 年?3?月：Domodata 进行 BRC-20 实验，通过?Ordinals 协议和 inscriptions 功能，向比特币链上存储 json 数据，证明链下代币余额状态，变相的实现了向比特币生态发布代币的功能。

2023?年?12?月?9?日：国家漏洞数据库将?Ordinals?铭文功能正式编号为?CVE-2023-50428?

Taproot?升级的主要目的是提高比特币的隐私性和扩展性，而不是用于向区块链写入数据。Taproot?升级后，可以在创建见证脚本时，使用“OP_FALSE”，“OP_IF”等操作码将任意数据当作签名数据嵌入在脚本中。当进行交易时，签名数据将从交易主体中分离，通过操作码带入的任意数据将存储在见证数据（Witness data）当中。

Ordinals?通过上述方法绕过了数据载体大小限制，在任何比特区块的见证数据（Witness data）部分存储上限为?4?MB?的数据，变相实现了铸造?NFT?的功能。

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2023 年 3 月，Domodata 基于?ordinals?协议开发了?BRC-20?铭文标准，利用 Satoshis(聪)来存储和管理代币的各种信息，如代币名称、符号、总量等，将这些信息以 JSON 格式编码后写入 Satoshis(聪)中，组成了一个一个的铭文(inscriptions)。最后通过汇总所有铭文(inscriptions)的交易活动，便可以找到?BRC-20?数字资产的余额状态，从而实现了数字资产的部署、铸造和转账功能。

基于?Ordinals?协议和?brc?20?标准铸造的数字资产，市值前三的有“SATS”，“ORDI”和“MUBI”，其市场表现情况如下图：

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Ordinals?协议为比特币生态系统既带来了积极影响，也引发了一些担忧。积极的影响主要体现在市场热度和矿工收入方面。

优点

吸引用户：Ordinals?协议和?BRC-20?标准的组合，可以使得用户在比特币网络中铸造数字资产，例如“ordi”的价格暴涨，吸引了大量的用户以及开发者参与到比特币生态当中。同时，?2023 年 11 月，比特币链上交易数量环比 (MoM) 增长 62%?，这主要是由于?Ordinals 和 BRC-20?。

矿工收入：比特币矿工收入来自区块奖励和交易费用，由于?Ordinals 和 BRC-20?的市场热度影响，比特币每笔平均交易费用从今年?5?月初就出现大幅增长，?3?月粉手续费仅为?0.19?BTC，?5?月份便达到?4.85?BTC。

缺点

链上数据：通过?Ordinals?协议存储的数据是额外的非财务数据，这些数据将永远包含在区块链中。那些希望运行全节点的人将需要花费更多的硬盘空间。随着时间的推移，运行比特币全节点的要求将不断升高，从而导致验证链的全节点更加集中。

交易费用：Ordinals?的出现会导致节点运营商运行全节点的成本增加，提高交易费用，增加链的负担，并可能对那些想要进行链上交易的用户产生负面影响

https://github.com/atomicals/atomicals-js）实现铸币功能，无需借助第三方工具及铸币标准（例如?BRC-20?标准）实现资产铸造功能。

同时，Atomicals?是一个基于工作量证明的的资产铸造协议，需要通过电脑?CPU?挖矿，才能获得数字资产。相比?Ordinals BRC-20?利用?gas?的资产铸造方式要更有技术门槛，且不会为比特币网络带来额外的负担。

2022 年 6 月-2023?年?3?月：Ordinals?协议 BRC-20?标准为比特币生态带来了新的活力。

2023?年?9?月：Arthur?曾在?Ordinals?上开发域名?DID?相关的项目，发现?Ordinals?存在局限性，后重新系统性开发了?Atomicals?协议。

2023?年?9?月?21?日：基于?Atomicals?协议的第一个代币“ATOM”发布，在?5?小时内被挖完。

2024?年?12?月?13?日：Atomicals?协议作者“Arthur”接受采访，分享?Atomicals?协议的近期动态。称“Atomicals Protocol?最初是为Realm?系统（用于关联网络地址和资源信息）构建的，该项目旨在彻底改变在线身份和命名问题。”

2024?年?12?月?14?日：Atomicals?协议生态主流?ARC-20?代币出现普涨行情，“ATOM”的价格曾突破 13 美元，创下了历史新高。

Atomicals?协议基于?Taproot?升级，通过在?UTXO?中刻入?json?数据，实现了数字资产的铸造。在比特币的每个?UTXO?中，可以嵌入代表特定资产的信息，如代币的数量、类型等。

1 Satoshi=1 Token

Atomicals?协议与最初为?NFT?设计的?Ordinals?不同，它从底层重新思考了如何在比特币上更合理的铸造数字资产。它以比特币的最小单位?Satoshi?作为基本原子，每个?Satoshi?的?UTXO?代表着?Token?本身，形成了“?1 Satoshi=1 Token”的绑定关系，意味着每个代币的价值永远不会低于一个聪的价值。

交易验证

在?Atomicals?中，交易的验证只需在?BTC?链上查询对应?Satoshi?的?UTXO?即可。此外，ARC?20 Token?保持着与?BTC?本身相同的原子性，其转账计算完全依赖?BTC?的基础网络处理，从而降低了对第三方排序器的依赖，增强了系统的去中心化特性。

BTC?和?ARC?20?的交换

ARC-20 使用比特币网络中的?Satoshi?单位来表示每个代币，它们可以像普通比特币一样拆分和组合。ARC-20 代币可以由任何人铸造，并转移到任何比特币地址类型，并可与支持 UTXO 的钱包配合使用。由于 BTC 本质上也由?UTXO?组成，因此?BTC?与?ARC-20?的交换只需要调换 UTXO 的输入与输出即可实现。

工作量证明

Bitwork?挖矿是?Atomicals?协议中的一个概念，其本质上是引入了工作量证明机制，既通过?CPU/GPU?挖矿来开采代币。

Runes?协议的博客文章。

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2023?年?9?月?27?日：BennyTheDev?基于?Casey Rodarmor?的?Runes?和?Ordinals?以及?BRC-20?开发出Pipe?协议

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2023?年?11?月?2?日：Casey Rodarmor?在一次?space?中表示，将暂停开发?Runes?协议，继续专注优化?Ordinals?协议。

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（1）简介

Taproot Assets?协议（前身?taro）由?Lightning Labs?在今年?10?月发布，Taproot Assets?协议支持在比特币和闪电网络上发行稳定币和其他资产。

Taproot Assets?协议将比特币主网当作?Token?注册表，仅在比特币主网的?UTXO?中写入代币信息，并不存储代币的转账、铸造等功能。Taproot Assets?协议发行的所有资产信息由“Taproot Assets universe”保存，它保存有关已发行的资产、数量和规则的信息，并保存有关最近转移的证据。

（2）发展历史

2023?年?10?月，比特币第二层基础设施开发商?Lightning Labs?在主网上发布了?Taproot Assets?协议，支持在比特币和闪电网络上发行稳定币和其他资产。

2022?年?11?月?15?日：Lightning Labs?发布?taro v?0.1.0?版本

2023?年?5?月?16?日：Lightning Labs?发布?Taproot Assets v?0.2.0?版本

2023?年?10?月?18?日：Lightning Labs?在官方?x?上宣布?Taproot Assets v?0.3.0?版本为第一个主网版本，通过此版本可以在以扩展的方式在链上发行数字资产。

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（3）核心技术

Taproot Assets 是基于?Taproot?升级设计出的比特币链上协议。Taproot Assets 使用“Merkle Sum、稀疏默克尔树 (MS-SMT)”和“Taptweak”来承诺定义资产的创建和所有权的信息。Taproot Assets 依赖于?Taproot 来实现新的树结构，允许开发人员在现有输出中嵌入任意资产元数据。

在?Taproot Assets?框架下创建资产需要执行一次单独的链上根交易（Taproot transaction），在这一交易中，对于可以铸造的资产数量以及可以持有这些资产的账户数量没有限制。实现资产转移，需要重新组织默克尔树并发布一个新的链上交易。这一单独的链上交易可以反映无限量的内部?Taproot Assets?交易。

采用这种方法，资金被分配给账户持有者，而且在进行?Taproot Assets?交易时，所有资金的移动和分配都被记录在这个单一的链上交易中。通过这种方式，Taproot Assets?允许在比特币网络和闪电网络上上进行复杂的资产管理和交易。

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（4）应用案例

目前?Taproot Assets?生态尚处于发展初期，成熟的项目较少。其中最著名项目为 Nostr Assets，Nostr Assets?现在一共创建了两种代币 Trick 和 Treat，并且向?ordi?持有者发放空投。

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（5）优点和缺点

优点

交易成本低：Taproot Assets?与闪电网络集成，并不是完全依赖比特币主网运行，因此这些资产必须被存入闪电网络中才能进行交易，因此交易成本相比主网要低。

主网资源占用少：Taproot Assets?只在比特币主网的?UTXO?中存储代币的信息，并不存储代币转移等功能信息。

缺点

中心化：Taproot Assets?的代币依赖第三方存储索引器，离开了存储索引器这些代币将永远地丢失。因此，用户需要独立运行比特币全节点和?Taproot Assets?客户端，否则将完全依赖中心化的服务器交易?Taproot Assets?代币。

分发方式：用户不能直接在比特币主网中自助地铸造代币，而是需要项目方（一个地址）一次性铸造所有代币，然后再由项目方地址转入闪电网络进行分发。其中项目方本身也可以预留代币。

（2）历史

2015?年?2?月：Joseph Poon 和 Thaddeus Dryja?发布了闪电网络白皮书的草稿。

2017?年?5?月：Blockstream 的 Christian Decker 在非测试网络上进行了第一次完整、安全的闪电支付，以及莱特币上的第一次闪电支付，发送了在区块链上通常不可能或经济的微观支付，完全结算在几分之一秒。

2019 年 1 月：Twitter?用户?hodlonaut?对闪电网络进行类似游戏的促销测试，向受信任的收件人发送 100,?000 satoshis（0.001 比特币），每个收件人添加 10,?000 satoshis（当时为 0.34 美元）发送给下一个受信任的收件人。 “闪电火炬”的支付惠及知名人士，包括 Twitter 首席执行官 Jack Dorsey、莱特币创造者 Charlie Lee、Lightning Labs 首席执行官 Elizabeth Stark 和 Binance 首席执行官“CZ”赵长鹏等。在达到之前硬编码的 4,?390,?000 satoshis 限制之前，闪电火炬被传递了 292 次。闪电火炬的最后一笔款项于 2019 年 4 月 13 日作为捐赠 4,?290,?000 聪（当时为 217.78 美元）捐赠给委内瑞拉比特币的非营利组织，该非营利组织在委内瑞拉推广比特币。

2021?年?6?月：萨尔瓦多立法议会投票通过立法，使比特币在萨尔瓦多成为法定货币。该决定基于 El Zonte 的比特币海滩生态系统的成功，该生态系统使用了基于闪电网络的钱包。政府推出了一个使用闪电网络协议的钱包，同时让公民可以自由使用其他比特币闪电钱包。

优点

原子交换（Atomic Swap）：原子交换由 Tier Nolan 于 2013 年在 BitcoinTalk 论坛上首次引入。Nolan 通过使用跨不同类型区块链的简单加密货币交易概述了跨链加密货币交换的基本原则。

粒度（Granularity）：闪电网络的一些实现允许小于比特币基础层上的最小单位 satoshi 的支付。支付给闪电网络中间节点的路由费用通常以毫秒或 msat 计价。

隐私（Privacy）：个人闪电网络支付的细节不会公开记录在区块链上。闪电网络支付可以通过许多连续的通道进行路由，每个节点运营商都可以通过他们的通道看到支付，但如果不相邻，他们将无法看到这些资金的来源或目的地。

速度（Speed）：闪电网络交易的结算时间不到一分钟，可以以毫秒为单位。相比之下，比特币区块链的确认时间平均每十分钟发生一次。

交易吞吐量（Transaction throughput）：协议下每秒可以发生的支付量没有基本限制。交易量仅受每个节点的容量和速度限制。

缺点

通道关闭：闪电网络由两个节点之间的双向支付通道组成，结合起来创建智能合约。如果任何一方放弃通道，通道将关闭并在区块链上结算。

欺诈监控：由于闪电网络的争议机制的性质，要求所有用户不断地观察区块炼是否有欺诈行为，因此发展了“瞭望塔（Watchtower）”的概念，需要将信任外包给瞭望塔节点以监控欺诈行为。

（2）历史

2013?年：Muneeb Ali 和 Ryan Shea 在普林斯顿大学计算机科学系学习时创立了?Stacks?公司。

2017 年：Stacks?发布了 Blockstack 浏览器的公开 alpha 版本，已经获得了大量公众和投资者的支持，并在年底推出了价值 4740 万美元的代币发行。

2018?年：超过 360 个应用程序使用 Stacks 开发。凭借市场热度，Stacks 的代币发行筹集了 2300 万美元。除了巨额资金之外，这也是美国历史上首次获得 SEC 认证的代币发行。

2019?年：Stacks 2.0 都处于测试开发阶段。

2020?年?1?月：Stacks 2.0?发布，标志着 Stacks 的新转折点，它引入了智能合约、POX（转移证明）、Stacking。

2021?年初上线：Stacks 2.0 的主网上线。

2022 年：Stacks 继续着眼于改善发展、扩大社区规模以及引入与比特币网络交互的新方法

2023?年Q4-2024?年Q1：推出Nakamoto?升级

STX?矿工：Stacks?网络中，STX?矿工通过在比特币区块链上发送交易来参与领导人选举。这个过程涉及到一个可验证随机函数（VRF），它随机选择每轮的领导人。在这个过程中，矿工通过提供更高的比特币出价来增加成为下一个区块领导者的机会。一旦获选为领导者，矿工将在?Stacks?区块链上创建并记录新的区块。

STX?持有者的?Stacking：STX?持有者可以通过参与称为“Stacking”的过程来参与共识并获得比特币奖励。在这个过程中，用户将他们的?STX?代币锁定一个周期（大约两周），同时运行或支持一个完整节点，并通过?STX?交易在网络上发送有用的信息。积极参与?Stacking?的?STX?持有者会根据他们对网络的贡献获得相应周期内的比特币奖励。

（2）历史

2015?年：RSK?技术白皮书发布。

2016?年：RSK Labs（后更名为 IOV Labs）成立。

2018?年?1?月：RSK?主网上线，实现了比特币双向锚定、联合挖矿、交易转账、智能合约部署等功能。

2018?年?11?月：RIF Labs?通过?RSK?智能合约平台发行?RIF OS，同时与?RSK?合并。该项目扩展了?RSK?协议，增加了多种P2P功能。

2019?年?5?月：发布了?RIF?的一个核心组件，Lumino?网络，RIF Labs?随后更名为?IOV Labs。

2023?年?2?月：IOVLabs?推出?RIF Flyover?协议，促进比特币主网和?RSK?侧链间的?BTC?转账。

2023?年?5?月：IOVLabs?推出了?250?万美元的资助计划，支持?Rootstock?的采用。

Rootstock (RSK) 的项目架构可以简要概述为以下三个核心组成部分：

合并挖矿：RSK?允许比特币矿工同时挖掘比特币和?RSK?区块，提高了开发者的收益潜力。由于?RSK?和比特币使用相同的工作量证明(PoW)共识机制，矿工能够同时挖掘两个区块链。这种合并挖矿方式不仅提高了矿工的盈利能力，还保持了比特币区块链的安全性。

Powpeg：这是一个双向桥梁，用于在比特币和?RSK?区块链之间转移比特币。通过?RSK?的资产?smartBTC (RBTC) 实现，这个桥梁允许用户在两个区块链之间无缝转换资金，无需额外费用。

RSK?虚拟机 (RVM)：RVM?是基于以太坊虚拟机的，允许在?RSK?上执行以太坊智能合约。这为开发人员提供了一个使用?Solidity?编码的平台，可以在?RSK?上构建与以太坊兼容的应用程序。

RIF OS (Root Infrastructure Framework Open Standard) 建立在?Rootstock?之上，为开发者提供了一系列基础设施和服务，支持?DeFi、存储、域名服务和支付解决方案等。RIF OS?旨在通过提供开放和去中心化的工具，降低开发人员采用区块链技术的门槛，促进去中心化基础设施服务的公平市场发展。

（1）简介

Liquid?由?Blockstream?在?2018?年推出，是基于侧链的比特币二层网络解决方案。Liquid?的一个重要组成部分是其针对比特币?DeFI?的解决方案，通过将比特币发送到?Liquid，用户可以使用由比特币区块链支持的去中心化金融服务。

Liquid?通过挂钩系统将自己与比特币挂钩，独立于比特币网络运行。Liquid 拥有 L-BTC 或 Liquid Bitcoin 原生代币，它是通过将比特币锁定到由不同成员联盟管理的多重签名钱包中而创建的。侧链上的资产与其所代表的原生资产的价值以 1:?1 的比例挂钩，允许任何人在另一个区块链上使用他们的代币和硬币。

2018 年?10?月：Liquid 网络由 Blockstream 及世界上最大的加密货币交易所和交易台联合推出（Liquid 这时候才出现）

2019?年?7?月：闪电网络支持 Liquid 网络

2020?年?1?月：Liquid 网络支持 BTCPay Server

2020?年?7?月：Liquid 联盟成员达到 53 个

2021?年?8?月：获得 2.1 亿美元的 B 轮融资，估值达到 $ 3.2B

2022?年?1?月：Liquid Federation 成员数量增至 63 名

2023?年?10?月：Blockstream 推出 Greenlight 以实现可扩展、非托管闪电集成

Liquid?本质上是比特币的一条侧链，将比特币从主链上?1:?1?转入到侧链，同时也可以将侧链上的代币再?1:?1?转回到主链。通过侧链，我们可以在不改变原有的区块链的基础上，实现主链无法实现的功能。比如快速转账，私密转账，以及智能合约等。

液态网络通过?2-way peg（双向锚定）技术运行，使主链上的?BTC?在侧链上生成等量的?L-BTC。液态网络中的转账是通过?L-BTC?进行的，这种数字货币与?BTC?以?1:?1?的比例锚定。用户通过锁入比特币（peg-in）获得?L-BTC，完成?102?个比特币区块确认后，在液态网络上生成等量的?L-BTC。使用?L-BTC，用户可以享受液态网络的快速转账。将?L-BTC?转回?BTC（peg-out）只需两个液态网络区块确认，但需通过液态网络的会员机构操作。液态网络会员负责生成区块，类似比特币网络中的矿工，每分钟生成一个区块，转账速度快，时间可靠。液态网络的会员包括?Bitfinex、OKCoin、火币等，完整会员名单可在?Liquid.net?上查看。

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（3）架构

零知识证明：在?Be?L2网络中，将采用零知识证明技术。当比特币用户进行交易时，系统会生成特殊证明，在不公开交易的具体内容，如交易双方的身份、交易金额等信息的情况下，向?Be?L2第二层网络证明交易确实发生过。通过此方式保证交易的可验证性，和用户的隐私安全。

中继器和质押机制：Be?L2网络将使用中继器传输和验证比特币网络的交易。通过质押机制对中继器运行者进行激励和监管，确保网络安全性。

智能合约功能：Be?L2将引入智能合约功能，扩展比特币的应用示例。Be?L2 由 Elastos SmartWeb 的 DAO 理事会成员 Cyber Republic 保护，每年由其全球社区使用 ELA（其与比特币合并的开采储备货币）进行投票。

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BitVM: Compute Anything on Bitcoin）。简单来说?BitVM?就是比特币网络的虚拟机，其通过链外执行和链上验证的方式，实现在不改变比特币网络共识规则的情况下，达到图灵完备的效果。

BitVM?和以太坊智能合约相比还存在着很大的区别，以太坊智能合约能够支持多方（multi-party）交易，但是?BitVM?的设计仅能够支持两方（two-party）交易交换。BitVM 的大部分交易处理都是在链外进行的，最大限度地减少了对底层比特币区块链的影响；与 BitVM 不同，EVM 是一个链上引擎，所有操作都在以太坊的本机环境中进行；BitVM 是比特币区块链的可选附加引擎，其自身的操作不需要 BitVM。相比之下，EVM 是以太坊区块链不可或缺的一部分；没有?EVM，就没有以太坊。

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BitVM 的功能是通过比特币?Taproot 升级实现的。BitVM?主要依赖于?taproot?地址矩阵（taptree），类似于二进制电路的程序指令。在这个框架下，每个?Script?脚本中的?UTXO?花费条件指令被视为一个程序最小单元，通过?taproot?地址中的特定代码生成?0?或?1?，构成?taptree。整个?taptree?的执行结果是二进制电路文本效果，相当于可执行的二进制程序。程序的复杂性取决于组合的?taproot?地址数量，地址越多，Script?预置的指令越丰富，taptree?能执行的程序也就越复杂。

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BitVM?大部分处理都是在链下进行的，链下处理的交易被捆绑成批次并发布到底层比特币区块链，利用类似于乐观汇总（Optimistic-rollups）中使用的有效性确认模型。同时，BitVM 使用将欺诈证明与质询响应协议相结合的模型来处理和验证两方（证明者和验证者）之间的交易。证明者发起计算任务，并通过自己和验证者之间建立的通道发送该任务，然后验证者确认计算的有效性。一旦经过验证，该交易将被添加到整理的整个批次中，以便发布到底层的比特币区块链。

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客户端验证（client-side validation）和一次性密封条（single-use-seals）的概念。

2016?年：Giacomo Zucco?基于?Peter Todd?的理念首次提出?RGB?概念

2017?年：BHB Network?发布了原始版本，并得到了?Poseidon Group?的支持

2019?年：Maxim Orlovsky?和?Giacomo Zucco?成立了?LNP/BP?标准协会，推动了?RGB?协议向实际应用的发展，其中?Maxim Orlovsky?博士对协议进行了重新设计。

2021?年：LNP/BP?标准协会展示了?RGB?协议的图灵完备虚拟机（AluVM），并开始在闪电网络上运行。

2022?年：推出了新的智能合约语言?Contractum

2023?年：发布?RGB v?0.10?版本

RGB?的核心的理念是，仅在必要的时候才使用比特币区块链，也就是利用工作量证明和网络的去中心化来实现重复花费保护和审查抗性。所有的代币转移的验证工作都从全局共识层中移除、放在链下，仅由接收支付的一方的客户端来验证。

那么它到底怎么工作呢？在 RGB 中，基本上代币都归属于一个比特币 UTXO（无论是已经存在的 UTXO，还是临时创建的），而为了转移代币，你需要花费这个 UTXO。在花费这个 UTXO 的时候，比特币交易必须包含对一条消息的承诺，这条消息的内容是 RGB 的支付信息，它定义了输入、这些代币将被发送到哪个 UTXO、资产的 id、数量、花费的交易以及其它需要附加的数据。

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RGB 代币的具体支付信息在链下通过专门的通信通道来传输，从支付者的发往接收者的客户端并由后者来验证其没有违反 RGB 协议的规则。如此一来，区块链观察者将无法获得任何关于 RGB 用户活动的信息。

不过，验证发来的支付信息还不足以确保发送者真的拥有要发送给你的资产，因此，为了确保发来的交易具有终局性，你还必须从支付者处接收关于这些代币的所有交易的历史，即从当前的这一笔一直追溯到其最初的发行的那一笔。验证了所有的交易历史，你就可以保证，这些资产没有被通胀、附加在资产之上的所有花费条件都得到了满足。

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