LumiBit比特幣Layer 2網路原生詳解


15年前,中本聰發表了比特幣協議,將區塊大小限制在1MB。今天,區塊大小仍然是開發者熱議的話題。為了解決交易堵塞等問題,社區提出了不同的擴容方案。近期,LumiBit提出了與其他協定不同的擴容方案,透過Type2 ZK-EVM實現比特幣的第2層解決方案。它具有低費用、高性能和快速確認交易等優點。此外,LumiBit也嘗試創新目前的銘文交易市場,透過非同步結構解決L2交易的時間和資金問題。總的來說,LumiBit的方案為比特幣L2未來發展提供了一個可能方向,展現了未來比特幣生態可能達到的場景。

15年前,中本聰發表了比特幣協議,將區塊大小限制在1MB。直到今天,區塊大小仍然是開發者熱議的話題。區塊大小限制了每個區塊能夠承載的交易資料的上限,隨著比特幣的應用範圍擴大,網路交易不斷堵塞、確認交易時間增加、交易費用上漲等情況時有發生。

為了解決這些問題,社區提出了不同的擴容方案。有的認為應該增加區塊大小,也有優化區塊結構,也有的認為應該採用側鏈等技術的。當然,這些方案都各自存在的優缺點,社區一時難以達成共識,甚至產生了分裂。

銘文的火熱也使得容擴問題再次被社區熱議。在探索銘文市場時,$LBIT銘刻和交易量短時飆升引發了關注,2所有銘文銘刻完成,gas費用超過60萬美元。事後研究發現背後是致力於比特幣擴容的LumiBit,這是與閃電網路、Stacks、Liquid Network等協議完全不同的方案。

LumiBit 的BTC 性質

比特幣作為目前最大的加密貨幣認知體,實現了對BTC 的原生性,對於BTC 上的第2 層解決方案的架構的信任度和去中心化具有重要意義。 BTC 的原生性越強,意味著第2 層解決方案能夠更嚴格地哲學與比特幣的社群、核心思想和理念與相結合,從而具備更高的可信度和安全性和去中心化程度。因此二層解決方案只能在保留這些原有特性的同時,提供更快的交易速度和更高的交易費用,能夠擴展比特幣的功能和應用範圍而不損害其基本原則。如果離開了BTC的原始性,那麼layer2就失去了生長的土壤,其距離BTC社群越來越遠,不僅安全性和去中心化特性無法背靠比特幣得到保證,而且如果一個BTC Layer 2解決方案失去了BTC社群用戶,失去了目前最大的加密貨幣思想,其發展必然無法長久。

以目前以太坊的Layer 2 解決方案為例,收取Gas 費用的目的之一是為了在以太坊網路上儲存和處理資料的成本。對Layer 2 來說,使用者的信任並不是基於Layer 2 的技術本身,而是基於它與主鏈之間的連結與互動。信任的核心在於二層上的資訊能夠在主鏈上被儲存並進行這種驗證。使用者透過主鏈的可靠性以及二層與主鏈之間的連結來建立對Layer 2的信任。在這個框架下,LumiBit的策略並不是僅僅讓使用者信任自身的資料處理能力,而是強調使用者只需要信任LumiBit在資料傳輸過程中的誠實性和透明性。可信賴性是可以重複驗證的,其數據的可靠性依賴於比特幣網路的信任基礎。

LumiBit 致力於將更多可驗證資訊回歸到BTC 主網上,從而強化其作為真正的BTC 第2 層解決方案的地位。透過這種方式,LumiBit 不僅強調了對比特幣本質上的尊重和使用,並且還保證了LumiBit鏈上資料的可信度和透明性,從而在加密貨幣領域內樹立了其作為BTC Layer 2解決方案的可信地位。

LumiBit 對BTC 的原生設計包含了用戶從錢包操作、錢包呼叫、資產跨鍊和DA 的全週期結構:

-支援首次允許Omni錢包帳戶控制:LumiBit不同於其他相容EVM的BTC Layer2,其在用戶體驗方面最大的進步是用戶僅透過BTC錢包進行鏈上交易。不再需要準備多個錢包(如Metamask),只需要準備比特幣錢包,只要是Unisat或Xverse,就可以完成跨鏈、交易、使用Dapp等操作。這項功能尊重比特幣使用者的使用習慣,提供使用者熟悉且安全的環境。

– 基於UTXO的通道跨鏈橋:LumiBit採用獨特的UTXO通道的跨鏈橋。用戶與LumiBit之間的跨鏈被抽象化為一條通道,對通道的驗證,就代表對用戶跨鏈動作的合法性驗證,又因為通道驗證的過程會被存入UTXO,對通道的驗證也代表用戶在LumiBit的狀態的驗證,從而實現了用戶狀態在BTC主網的驗證。當通道關閉時,根據最終的狀態更新,初始UTXO被消耗掉,而LumiBit根據使用者狀態建立新的UTXO。這些新的UTXO在用戶提出的比特幣餘額時反映了通道關閉並處於LumiBit鏈上的最終狀態。同時LumiBit鏈上運行與用戶的智能合約因此,透過用戶的UTXO狀態更新也可以將狀態更新至BTC主網進行驗證,至此LumiBit完成了鏈上所有BTC主網狀態驗證。

-在比特幣主網上的資料可用性(DA):比特幣Layer2的資料可用性問題是,如何以一種比特幣網路可承載,且行之有效的資料上傳、公開、驗證方式。由於Rollup中交易資料以匯總形式限制至比特幣,比特幣的區塊容量將匯總匯總的交易資料大小,在不能增加比特幣區塊容量的前提下,使用更有效率的壓縮資料、證明驗算方法是唯一選擇。 LumiBit 採用Halo2+FRI 零知識證明方案產生交易的有效證明。 ZK-EVM在執行使用者的交易後,為每筆交易的狀態變更產生零知識證明,且滿足該交易有效,可被正常執行時,其零知識證明會被產生。 LumiBit 驗算和證明產生的複雜度從鏈上遷移到鏈下,不僅降低了比特幣Layer1 資料儲存的開銷,也能降低用戶在Layer2 提交交易的成本。

-支援銘刻調用:平台支援銘刻調用,允許用戶與比特幣匯率功能互動和使用,用戶的所有調用資料均儲存在BTC主鏈上,並透過銘刻的方式進行交易。交易時發布用戶銘刻銘文,並透過BTC網路廣播,在BTC網路確認後LumiBit隨即會在LumiBit網路運作交易並結算。

-使用BTC 作為Gas:LumiBit 方法中最重要的方面可能會完善BTC 本身用於交易的「gas」。這不僅簡化了第2 層框架內部的重要交易過程,而且使比特幣的原生功能成為LumiBit 的可相容功能核心方面實現了閉環。透過使用BTC 作為Gas,LumiBit 將其第2 層協議的嚴格與比特幣網路連接,確保BTC 的價值和需求直接與LumiBit 生態系統內部的活動相關聯。

比特幣的擴容史,Type2 ZK-EVM的到來

阿聯酋,比特幣的常見擴容方式為狀態通道和側鏈。

2015年,Joseph Poon和Thaddeus Dryja提出了閃電網絡,這是一個基於支付通道的網路。用戶可以在鏈下進行快速、隱藏比特幣轉賬,只有打開或關閉通道時才需要在鏈上進行交易目前閃電網路中已有5000枚BTC。

以閃電網路為代表的狀態通道也存在明顯缺陷,例如無法承擔複雜的合約運算、存在資金鎖定和安全風險,無法為比特幣提供繁榮的鏈上生態環境。

大多數,Liquid Network 和Rootstock 等比特幣側鏈開始出現,它們與比特幣主網資源運行,透過橋接與比特幣實際通訊。不過,側鏈因獨立的共識規則和資料儲存結構,其資料鏈可用性( DA)不由比特幣網路擔保,在極端情況下,用戶資產存在一定風險。

與比特幣在擴容上發展緩慢不同,以太坊的擴容市場火如荼發展。不過,以太坊擴容主流方案採用Rollup Layer2。根據L2BEAT 數據顯示,以太坊的Layer2 TVL 已經超過225 億美元。

Bankless聯合創辦人David Hoffman曾表示,EVM相當於時代已經來臨。在David說出這句話時,可能並沒有反對,比特幣或許也將慶祝EVM相當於時代,匯集以太坊的生態價值。

LumiBit 是全新的比特幣L2 解決方案,透過ZK-Rollup 實現低費使用、高效能、快速確認交易等。 LumiBit 採用了Scroll 的技術方案,即Type2 ZK-EVM,可視為完全相當於EVM。 Vitalik 曾在論文中將ZK-EVM 架構4 種類型,其中,Type2 屬於完全相容EVM,交易執行模式與帳⼾邏輯上和EVM 一致,僅在區塊結構和狀態樹與以太坊存在差異。

圖源:Vitalik

LumiBit 的Type2 ZK-EVM 基於通用電路設計,EVM 層必然保證了對以太坊生態狀態的完全相容。並且針對比特幣和以太坊狀態的不同,採用了更符合比特幣UTXO 的狀態樹更新了以太坊方案同時,比特幣將作為DA,用戶的交易、LumiBit歷史交易狀態,全局以及帳戶狀態,將分散全球零知識證明產生器產生對應的根證明然後備份都會傳回比特幣主網。比特幣龐大的算力結構將確保LumiBit 的L2 安全性。

和同類型的ZK-Rollup 相比,LumiBit 不同之處在於其交易的零知識證明的生成將基於Halo2 + FRI 實現,以及採用採摘方式承諾減少驗證成本。 Halo2 是一種零知識證明系統,屬於zk-SNARK,可用於產生簡潔的⾮飲料證明來驗證交易的有效性。 FRI 屬於STARK 證明系統,用於建構和驗證有關複雜灌溉式資料的證明。這意味著LumiBit 整合了STARK 與SNARK 的優點。

圖片來源:LumiBit

目前看來,Type2 ZK-EVM 已屬於市場上領先的方案,但距離遠近以太坊環境不平等。想要確保100% 遷移所有以太生態坊,需要實現Type1 ZK-EVM,即完全完成於LumiBit 在Type2 ZK-EVM 的基礎上提出了Type1 ZK-EVM 構想,即在L2 上再抽像以太坊Type1 ZK- EVM,交易的執行結果返回Type2 ZK-EVM,然後再由LumiBit將狀態更新⾄比特幣網絡,以三層結構間接實現Type1 ZK-EVM。

比特幣生態爆發前夕

LumiBit除了為比特幣引入擴容方案之外,還嘗試創新目前的銘文交易市場。

當下市場,用戶在L2上進行比特幣銘文交易的步驟較為繁瑣和複雜,需要在主鍊和L2上來回跨。並且,資金的流動性分散,利用率低。

LumiBit透過同步跨鏈通訊和非同步跨鏈交易兩種機制所建構的非同步結構正在解決這個問題。

同步跨鏈通訊能夠保證LumiBit上的通訊與BTC主鏈保持同步。並且,LumiBit內建的索引器和監聽器,可以讀取BTC主鏈的通訊狀態,供鏈上應用調取。因此,用戶可以在LumiBit看到銘文市場的所有訊息,⽽⽆需單獨調研每個交易市場或指數器。

目前L2交易最大的痛點在於資產的間隔跨鏈產生的時間和資金困難。而用戶在LumiBit的交易過程中,比特幣主⽹資產跨鏈與LumiBit鏈上確認是異步的,即鏈上交易可以異步以技術的角度理解,LumiBit的UTXO通道橋通過UTXO作為用戶狀態印章,並執行根證明狀態加密和哈希時間鎖相結合做跨鏈通道驗證,並在通道關閉後將根證明印製在UTXO保證了比特幣網路的資料完整性。

這意味著,用戶在LumiBit ⽹絡可以進行銘文交易,在LumiBit ⽹絡結算完成後LumiBit ⽹絡將自動操作幫助用戶執行跨鏈操作。

圖片來源:LumiBit

當然,LumiBit也不是完美的L2擴容方案,其從Type2 ZK-EVM到Type1 ZK-EVM還有大量的困難需要攻克。但毫無疑問的是,LumiBit具備獨到的全行業視野能力,透過驚人的技術,整合了目前市場上領先和主流的協議,並形成了一套獨家的方案。

LumiBit指出了比特幣L2未來發展的可能方向之一,同時也描述了未來比特幣生態可能達到的場景,具備全鏈生態和互通性。同時,不增加使用者的學習成本。現在,我們正一個LumiBit 所描繪的比特幣生態爆發前夕。

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