項目調研丨比特幣二層協議Stacks：拓展比特幣智能合約和DAPP新篇章

編輯| Chainchen@Web3CN.Pro

目錄

一、摘要

二、項目介紹

三、項目架構

四、項目應用

五、團隊背景

六、融資信息

七、發展成果

八、經濟模型

九、優勢與風險

一、摘要

本研究報告深入探討了Stacks項目，這是一個創新的區塊鏈技術，旨在通過其獨特的共識機制Proof of Transfer（POX）將其自身與比特幣鏈相鏈接，從而實現高度去中心化與可擴展性並且無需增加額外的環境影響。 Stacks通過提供智能合約功能，使得比特幣能夠成為一個完全可編程的資產，進而可以為去中心化應用程序（dApps）提供更廣泛的應用場景。

本報告詳細介紹了Stacks的主要組成部分，包括其如何利用比特幣的狀態和安全性，以及其使用Clarity語言創建智能合約的特點和優勢。此外，報告還將討論Proof of Transfer（POX）共識機制的工作原理，以及它如何利用比特幣的工作量證明機制。

二、項目介紹

Stacks是一個將自身與比特幣區塊鏈相鏈接的區塊鏈項目。其目標是提供一個可以與比特幣鏈共享安全性、並可在比特幣鏈上結算交易的平台。通過擴展比特幣的功能，Stacks使得比特幣成為一個完全可編程的資產，這將解鎖了數千億美元的被動比特幣資本，為去中心化應用程序提供了更廣泛的應用場景。

Stacks項目通過其獨特的共識機制proofoftansfer（POX）與比特幣相鏈。 PoX允許Stacks鏈使用比特幣鏈的安全性，同時還使Stacks的代幣持有者能夠通過”Stacking”行為獲得比特幣獎勵。這種機制實現了在比特幣的安全基礎上增加新的功能，如智能合約和快速交易，從而大大增強了比特幣的可用性和可擴展性。

Stacks的願景是建立一個以比特幣為基礎的、完全去中心化的網絡和應用生態系統。通過提供全新的工具和技術，如智能合約和快速交易，Stacks項目希望推動比特幣及其生態系統的進一步發展，並最終實現一個更安全、更公平、更開放的Web3。

三、項目架構

Stacks項目利用其獨特的共識機制Proof of Transfer (PoX)，將自身與比特幣鏈相鏈接。這使得Stacks可以使用比特幣鏈的狀態和安全性，從而提供一個更為安全、可靠的去中心化應用程序（dApps）和智能合約平台。在此平台上，所有交易都在比特幣鏈上進行結算，從而藉用了比特幣的強大安全性。

Stacks的智能合約層具有以下創新特性：

S（secured），Stacks交易由比特幣來進行最終確定性的確認。

在大約100個比特幣區塊或大約一天的確認之後，發生在Stack層上的交易將由比特幣全部哈希力量保護。這就意味著想要逆轉這些交易，攻擊者就要足夠的算力重新組織比特幣鏈。 Stack的交易在比特幣區塊鏈上進行結算並且擁有比特幣的最終確定性。除此之外，Satck層完全fork比特幣，這意味著比特幣鏈上的任何分叉（如軟分叉或硬分叉）都會在Stacks鏈上反映出來。這確保了Stacks鏈能夠隨著比特幣鏈的發展而發展，而不會與其分叉產生衝突。

T（Trust-minimized）去信任化的比特幣錨定機制；可寫比特幣

Stacks引入了一種全新的去中心化、非託管的比特幣錨定資產，即sBTC。這使得智能合約可以使用比特幣錨定資產以更快、更便宜的方式運行，而無需妥協安全性。此外，這還使得在Stacks層的合約能夠通過錨定交易無信任地寫入比特幣。

A（Atomic）比特幣原子交互以及比特幣地址擁有的資產

原子交換和資產：Stacks已經有了比特幣的原子交換，使得比特幣地址能夠擁有和移動在Stacks層定義的資產。魔術交換和雙體交換是已經上線的，無需信任的比特幣L1和在Stacks層的資產之間的原子交換的例子。此外，用戶如果願意，可以在比特幣地址上擁有Stacks層的資產，比如STX、穩定幣和NFT，並使用比特幣L1交易進行轉移。

C（Clarity）Clarity語言，更加安全，可判定的智能合約

Stacks支持一種名為Clarity的安全、可判定的智能合約語言。通過Clarity，開發者可以在執行合約之前就通過數學確定性知道合約能做什麼和不能做什麼。去中心化錨定合約將從Clarity語言的安全屬性中受益。截至2022年12月，已經有5000+的Clarity合約在Stacks層上部署。 Clarity的設計還避免了”gas費用估計”的問題，這是許多其他智能合約語言（如Solidity）的一個常見問題。在Clarity中，交易的執行費用在交易發生之前就可以準確知道，從而避免了因費用不足而導致的交易失敗。在Stacks上，比特幣錨定資產（如sBTC）的創建和管理是通過一種特殊的智能合約來實現的，即去中心化錨定合約。這種合約利用Clarity語言的安全性，確保了錨定資產的創建和管理過程的安全性和可靠性。

K（Knowledge）比特幣全狀態的知識證明；可讀比特幣

Stacks具有完整的比特幣狀態知識，它可以無需信任地讀取比特幣交易和狀態變更，並執行由比特幣交易觸發的智能合約。比特幣的讀取功能有助於保持去中心化錨定狀態與在比特幣L1上鎖定的BTC一致，等等。 Stacks的比特幣讀取功能可以確保去中心化錨定狀態（即sBTC的狀態）與比特幣L1上鎖定的BTC保持一致。這是因為每當比特幣鏈上發生交易時，Stacks都可以讀取這些變化，並據此更新sBTC的狀態。這樣，用戶可以確保他們的sBTC始終與他們在比特幣鏈上鎖定的BTC保持同步。

S（Scalable）可拓展性，在btc結算層上的快速的交易

Stacks通過在比特幣區塊之間更快地生成Stacks區塊來提高交易的處理速度。這意味著在Stacks網絡上的交易可以在比比特幣更快的速度下完成和確認。此外，子網是Stacks網絡的一個可擴展層，它可以在性能和去中心化之間做出不同的權衡。這意味著子網可以根據其特定的需求和優先級進行優化，比如更快的交易速度或更高的去中心化程度。 Stacks的子網可以支持其他編程語言和執行環境，如以太坊的Solidity語言和EVM（以太坊虛擬機）。這意味著在以太坊網絡上開發的智能合約可以在Stacks網絡上運行，且可以使用比特幣錨定資產，並在比特幣鏈上進行結算。這大大增加了Stacks的兼容性和應用範圍。

Proof of Transfer (PoX)共識機制

Proof of Transfer (PoX)是Stacks項目的核心組成部分。這是一個新型的共識機制，它利用比特幣的工作量證明（PoW）來實現高度的去中心化和可擴展性。在PoX中，Stacks鏈的節點會通過“燃燒”比特幣來參與區塊的創建。這意味著節點會發送比特幣到一個無法訪問的地址，從而證明它們已經為參與網絡的安全做出了貢獻。然後，這些節點有可能被選為創建新區塊的節點，從而獲得Stacks代幣作為獎勵。

Stacks層依賴於STX和BTC進行其新穎的共識機制，稱為轉移證明（PoX），該機制利用了Stacks和比特幣兩個層。 PoX在精神上類似於比特幣的工作證明（PoW）共識：就像比特幣PoW礦工花費電力並獲得BTC獎勵一樣，Stacks PoX礦工花費（已挖掘的）BTC並獲得STX獎勵。像PoW一樣，PoX使用Nakamoto式的單一領導者選舉：PoX礦工通過簡單地花費BTC進行競標，並且他們有一個以競標權重為隨機概率的領導者。領導者選舉在比特幣鏈上進行，新的區塊在Stacks層上寫入。通過這種方式，PoX重用了比特幣礦工已經完成的工作，並且不會消耗任何顯著的額外電力：只需要運行正常的筆記本電腦/計算機來進行Stacks節點使用BTC的競標。

PoX的另一部分是”Stacking”，它允許Stacks代幣的持有者參與網絡的安全。如果持有者選擇”Stacking”他們的代幣，那麼他們會被定期獎勵比特幣。這是一個獨特的機制，它允許Stacks鏈的參與者直接獲得比特幣作為獎勵，從而進一步增強了Stacks網絡與比特幣的聯繫。

Stacks是一種與比特幣鏈進行深度、持續連接的智能合約比特幣層，與側鏈（如RSK和Liquid）不同。 Stacks層允許應用程序和智能合約使用比特幣（BTC）作為他們的資產或貨幣，並在比特幣主鏈上結算他們的交易。 Stacks層的目標是通過將BTC從被動資產轉變為生產性資產，以及啟用各種去中心化應用，來擴大比特幣經濟。與RSK和Liquid等側鏈一樣，Stacks層具有自己的全球賬本和執行環境，以支持智能合約並防止由於額外交易而使比特幣區塊鏈負擔過重。然而，Stacks層是獨一無二的，因為它具有大多數理想的比特幣智能合約屬性。它還提供了高性能的機制，如快速區塊、去中心化錨定，以及子網。

四、項目應用

利用比特幣成為一個完全可編程的資產

Stacks為比特幣提供了全新的功能和應用場景。通過利用Stacks，比特幣可以在去中心化的應用程序和智能合約中作為一種完全可編程的資產被使用。這種創新的應用使得比特幣可以被廣泛地應用在各種去中心化的金融產品和服務中，比如借貸、保險、預測市場等

使用Stacks層，開發者可以構建他們可以在其他智能合約平台上構建的任何應用程序，如以太坊、Solana、Avalanche等，但使用BTC作為他們的資產/貨幣，並在比特幣區塊鏈上結算他們的交易。他們將能夠在Clarity VM上或者使用子網在Solidity或其他語言的EVM或其他虛擬機上這樣做。用戶也可以直接從比特幣鏈上原生地交換BTC為穩定幣和NFT。

解鎖被動的比特幣資本

Stacks通過其智能合約和去中心化應用程序，能夠解鎖被動的比特幣資本，從而使這些資本能夠產生更大的價值。例如，通過使用Stacks，比特幣持有者可以將他們的比特幣放入去中心化的借貸平台，從而獲得利息收入。此外，比特幣持有者也可以通過參與Stacks的”Stacking”機制，將他們的比特幣用於網絡的安全，並獲得比特幣作為獎勵。

提供比特幣的快速交易

除了上述功能外，Stacks還為比特幣提供了快速交易的能力。由於比特幣的設計特性，其交易速度較慢，這在某些情況下可能會限制其應用。

Stacks比特幣層提供了額外的功能，以實現更高的性能，以及更高的通用性和安全性。儘管上述已經描述了Stacks層的性能機制，但Stacks層像比特幣一樣，優化了去中心化，而不是低延遲或高網絡吞吐量：在偏遠地區，使用普通筆記本電腦和家庭互聯網連接的用戶應該能夠運行完整的Stacks和比特幣節點。然而，Stacks鍊子網層可以協調更高性能。子網也支持智能合約，並且可以在去中心化和性能之間做出不同於主Stacks鍊或其他子網的權衡。此外，單個子網可以支持不同編程語言和執行環境的智能合約。一些子網可能支持Clarity和Clarity VM，具有安全性的優點，而另一些可能支持以太坊的Solidity語言和EVM兼容性，或者與以太坊虛擬機的兼容性，這些具有易於集成和開發的優點，並且可以利用所有的以太坊智能合約和工具。通過Stacks，用戶可以進行更快速的比特幣交易，從而使比特幣能夠被廣泛地用於日常交易和微支付等場景。

五、團隊背景

目前，Stacks是由多個獨立實體和社區組成的項目。在初期，Stacks主要由Blockstack PBC（現更名為Hiro Systems PBC，簡稱Hiro）領導。 Hiro擁有66名團隊成員，其中創始人為Muneeb Ali。項目團隊的主要成員具有多年分佈式系統領域的研發經驗，其中包括6位分佈式系統領域的博士學位獲得者，以及2位獲得美國總統職業獎的科學家。

Muneeb Ali，Stacks聯合創始人，Hiro CEO，是普林斯頓大學的計算機博士，專注於研究搭建分佈式應用的全棧解決方案。

Jude Nelson，Stacks基金研究科學家，前Hiro工程合夥人，從普林斯頓大學獲得了計算機科學博士學位，曾是PlanetLab的核心成員，該實驗室因實現進行行星尺度實驗和部署獲得了ACM Test of Time獎。

Aaron Blankstein，工程師，在2017年獲得博士學位後加入了Blockstack工程團隊。

Mike Freedman, Hiro技術顧問，普林斯頓大學分佈式系統教授。

Albert Wenger，Hiro董事，Union Square Ventures (USV) 管理合夥人。加入USV之前，Albert曾是del.icio.us總裁，直到公司出售給Yahoo，他也是天使投資人，曾投資Etsy、Tumblr。

六、融資信息

代幣募資銷售數量為6.092億枚，總募資約為7,560萬美元。創始人和團隊獎勵數量為2.531億枚。到2019年年底，將有4.41億枚STX代幣解鎖，其中36%歸員工、創始人和A系投資者持有，52%由Reg D投資者持有。

七、發展成果

目前Stacks網絡比較著名的項目有：

錢包：

• Hiro Wallet 是Stacks 鏈上最常用的開源錢包，幫助用戶存儲、接受或發送Stacks網絡上的資產，支持Ordinals，但尚未集成閃電網絡。
• Xverse 支持用戶在Stacks 區塊鏈存儲、接受或發送資產的非託管錢包，支持Ordinals，並添加了生物識別功能提高錢包安全性和便利性，但尚未集成閃電網絡。
• GoSats 是由印度團隊開發的聚焦於印度社區的Bitcoin 錢包，其願景是讓每個購物者、消費者和儲戶都使用BTC，並推出了GosSats Visa 卡、忠誠度計劃等。

DEFI：

• ALEX 是由非營利性組織ALEX Lab 基金會支持的構建在Stacks 鏈上Dex，用戶可以在該平台上進行交易、質押、流動性挖礦、跨鏈，以及包含彩票和IDO 的Launchpad 等功能。
• Stackswap 自稱是Bitcoin 鏈上第一個功能完備的Dex ，允許用戶進行資產交易、流動性挖礦、質押、跨鏈、Launchpad 和NFT 等功能，並已發行STSWToken。
• UWU 是建立在Stacks 鏈上基於UWU Cash 穩定幣的借貸協議，由BitAcademy 的nickole.btc 設計，當前尚處於測試階段，可以通過加入社區填寫表單獲得測試資格。

流動性質押：

• Planbetter 是Stack 鏈上流動性質押協議，已有超過8.8 萬名Stackers 用戶質押了2.8 億STX，累積獲得25.42 BTC 獎勵。

NFT：

• Gamma 為Bitcoin NFT 建造的NFT 交易市場，已集成了Stacks 和Ordinals 。
• Boom 是Stacks 鏈上原生的NFT 平台，並推出了一種新型NFT：Boomboxes。它允許用戶進行委託鎖定其STX 並收到一個NFT 作為鎖定的獎勵部分的自動領取證書。
• TradePort 是一個多鏈聚合NFT 交易市場，當前已支持Stacks、Near 鏈，併計劃拓展至Aptos 和Sui。

八、經濟模型

其初始供應量為13.2億。並且每年都會一定的通貨膨脹率進行增發，預計到2050年會達到18.42億（v1是20.52億）。

STX是Stack 2.0上註冊數字資產（如用戶名、軟件許可證、播客或其他數字產品）和發布運行智能合約所需的費用，類似於以太坊網絡中的gas費用，在網絡中進行操作會消耗STX。同時，STX可以用來支付交易費用，也是礦工運行挖礦節點和開發者進行DApp開發的激勵。

STX的主要屬性是配合Stack 2.0進行網絡運轉，調節和平衡各類機制。 STX的長期價值基本上取決於Stacks網絡的增長和Clarity智能合約的需求量。

在Stack 2.0中STX的獲取主要是參與PoX共識機制，提交BTC獲得STX，或質押STX獲得BTC。 STX鎖定的每個獎勵週期中，都會收到礦工轉讓的比特幣，作為轉讓證明的一部分。一旦鎖定的周期數已完成，STX便會解鎖，可以自由使用STX或再次參與質押。

九、優勢與風險

優勢

• 比特幣的智能合約能力：Stacks為比特幣提供了智能合約和dApps的能力，這可能會吸引大量的用戶和開發者。這可能會引發一個新的開發者和用戶生態系統的發展，從而增加比特幣的使用和價值。

• 新的應用和使用案例：Stacks允許比特幣被用作智能合約的基礎資產，這可能會開啟一系列新的應用和使用案例，如去中心化金融（DeFi）和非同質化代幣（NFTs）。

• 向比特幣經濟的貢獻：通過使比特幣能夠參與智能合約和dApps，Stacks可能會對比特幣經濟產生積極的影響。這可能會增加比特幣的需求，從而增加其價值。同時，通過將交易費用帶到比特幣網絡，Stacks也可能有助於長期保持比特幣網絡的安全性。

風險

• 技術發展和接受度：儘管Stacks為比特幣增加了智能合約和dApps的能力，但這一技術的發展和接受度仍面臨挑戰。 Clarity語言雖然安全，但並非所有的開發者都熟悉。此外，儘管子網提供了更高的性能和更大的通用性，但實施和維護這些子網可能會帶來技術和治理挑戰。

• 網絡效應和用戶採納：Stacks需要吸引大量用戶和開發者才能實現其潛力。這將需要時間，並且需要克服網絡效應的挑戰，即現有的平台（如以太坊）可能已經吸引了大量的用戶和開發者。

• 法規風險：Stacks的一些功能，如STX挖礦和Stacking，可能會受到某些司法管轄區的法規限制。此外，對加密貨幣和智能合約的全球監管環境仍在不斷變化，這可能會對Stacks產生影響。

總的來說，儘管面臨一些挑戰，但Stacks的前景看起來很有希望。如果能夠成功地解決這些挑戰，Stacks可能會對比特幣和整個加密貨幣生態系統產生深遠的影響。

參考文獻

https://www.chaincatcher.com/article/2060385

https://www.odaily.news/post/5187830

Stacks: A Bitcoin Layer for Smart Contracts