作者/貢獻者：Kyle Ellicott, Yan Ma, Darius Tan, Melody He；翻譯：0xNirvana，深潮
《比特幣生態層：拉開無需信任的金融時代帷幔》是一份關於比特幣生態系統各方面發展的研究報告。本報告由Spartan Group團隊、Kyle Ellicott以及多位提供回饋和見解並慷慨花費時間對本文的最終版本進行審查的專家們共同撰寫。這份報告於2023年12月起草，其中的數據截至行文時為準。此篇為全系列四篇文章中的第二篇。第一篇請移步《比特幣生態層：拉開無需信任的金融時代帷幔（一）》
持續演變的比特幣論題
自2009年1月誕生以來，比特幣角色和潛力都已經歷了重大演變。最初，許多人將比特幣視為一種對沖通貨膨脹的工具、一種價值儲存（SoV）手段，以及一種能使金融體系實現民主化的希冀。直到近期，比特幣問世的第十五個年頭，比特幣的網路角色才重新受到關注──也就是塑造出未來的去中心化應用程式的平台（dApps）。這種演變在這個階段顯得特別引人注目，主要原因包括：以太坊在應用程式方面取得了有目共睹的成就，比特幣作為一種資產相對以太坊的主導地位一直未曾減弱，而在日益增強，這無疑影響了人們對比特幣網路的期待。受之啟發，開發者陸續在比特幣核心網路（Layer-1 或L1）之上引入了眾多的基礎設施「層」。這些比特幣生態層充分利用了比特幣的穩定性和安全性，同時在不改變L1的基礎上，透過提高擴容性和可編程性，旨在釋放超過8500億美元且不斷增長的、尚未產生收益的資產。如今，我們都是比特幣生態層重大進展的見證者和參與者，期待這些生態層能夠作用於BTC資產，完全繼承比特幣的重組安全性和終局性，同時克服其在可編程性和性能上的局限。展望未來，這些獨特的、附加於比特幣生態系統的基礎設施層將成為許多應用程式創業者依仗的基石。
儘管已經取得了以上相關進展，但許多必要的基礎設施仍處於開發和試驗階段。值得注意的是，比特幣生態正在經歷的這段旅程並非沒有先例。 2017年，早期的NFT和代幣項目湧入以太坊網絡，導致交易速度放緩和交易費用大幅上漲，這一現象竟激發了開發者社區想要構建更強大基礎設施的雄心，即便其努力只能讓以太坊網路支援海量潛在應用需求的一小部分，開發者也希望能夠為網路提供所需的擴容性和靈活性。當時，以太坊社區討論並試驗了多種方法，並最終決定採用分層方法來提高其性能和擴容性，以致今天我們所看到的以太坊二層（Layer-2或L2）被廣泛使用和接納，其鏈上鎖定資產量（TVL）也已高達數十億美元。因此，以太坊在擴容、生態成長、去中心化應用及其底層網路的經驗都能為比特幣所借鏡。
與以太坊2017年的關鍵時刻類似的是，2023年銘文（Ordinals）的引入成為「在比特幣生態上建造」的重大文化轉折點。這種轉變引發了一次開發者革新，即在比特幣L1之上的基礎設施和擴展層進行開發。我們現在不僅看到新的協議和代幣標準（例如BRC-20等）的產生，也看到了新的比特幣L2的發展，它們開始釋放比特幣經濟的潛力、讓我們能夠提前窺見價值超過8500億美元的休眠資本或將被解鎖，而這些資本依託於迄今為止業界最穩定、經歷了最多考驗的技術。因此，比特幣論點正在被重新定義：比特幣不再只是作為價值儲備或一種資產，比特幣正在實現其不斷擴展的經濟體中的基礎設施的意義。
類比以太坊的成長軌跡，比特幣生態系統很可能會經歷用戶採用的激增過程，這一增長由能夠啟動成長飛輪的病毒式用例所驅動。這將進而吸引更多的開發者，並增加生態系應用的TVL。考慮到比特幣的市值約為8500億美元，約為以太坊2700億美元市值的3.15倍，而相較之下，目前比特幣應用TVL僅為3.2億美元，以太坊應用TVL為760億美元。換言之，這些數據顯示為達到與以太坊在應用層面相似的成熟度，比特幣生態系統或存在一個潛在的740倍成長機會。除此之外，我們還需要考慮到，一旦生態系獲得驅動力，還會有可能額外的流動性湧入。
比特幣智能合約的龐大市場潛力
「網路」與「資產」之爭
為了深入理解不斷演化的新敘事，我們需要區分比特幣數位資產（BTC）和比特幣網路（即比特幣核心、比特幣L1、比特幣區塊鏈）這兩個概念。許多人對「比特幣」一詞的含義感到困惑，因為它既可以指網路也可以指代幣。這兩者雖然有著密切的聯繫但其實截然不同。為了避免混淆，本報告在提到網路時使用“比特幣”，而在談到代幣或數位資產時則使用“BTC”。
比特幣網路（Bitcoin the Network）著名的白皮書（比特幣：一種點對點電子現金系統，中本聰）於2008年10月31日問世，向世人引入了一種點對點電子現金系統，不久之後，比特幣網路便上線運行。其創世區塊於2009年1月3日挖礦。自發布以來，該網路維持穩定運行，而其他網路卻經歷過宕機、被攻擊等各種問題，證明了比特幣作為終極L1網路的可行性。比特幣展示了其能夠在無中心化中介的情況下提供信任，並作為交易、資產和未來應用的終極去中心化結算層的能力。然而，由於比特幣缺乏靈活的可編程性，以及無法從外部無需信任地寫入網絡，因此在比特幣上開發除了BTC資產本身之外的應用程式一直頗具困難。相較於以太坊，比特幣有一個重要的不同之處在於它並不原生支援智能合約，如不採用智能合約，一切基於比特幣網路的開發需要開發更多的工具來完成類似智能合約的功能。而智能合約是使去中心化應用程式能夠使用BTC作為資產或在比特幣L1上結算交易的關鍵功能。
BTC（數位資產）從傳統意義上而言，一直被視為一種價值儲存手段，以及在動盪的全球金融市場中充當一種對抗通膨的避險工具。 BTC的問世首次向世界提供了一種數位化、無需許可、抗審查且稀缺的全球資產。自始至終BTC頂級加密資產地位從未被搖撼，其市值目前已超過8,500億美元，而2021年11月該高峰甚至達到1.25兆美元之高。然而，即便在十多年後的今天，普羅大眾仍然只把BTC作為價值儲存手段的功能視為其主要價值。除非BTC迎來進一步的演化與革新，否則我們將很難看到BTC獲得更多的實用性，大眾對其價值的判定也很難逾越當前認知。
而比特幣生態層就為此問題提供了解決方案。 BTC資產是比特幣L1的初始用例。如果比特幣生態層，例如比特幣L2能夠運行可以使用BTC作為資產的智能合約，那麼比特幣L1就能保留其關鍵優勢（如安全性、耐久性和去中心化）的同時，還能允許在其他比特幣生態層上進行無限次實驗。應用程式可以使用BTC作為其資產，在L2軌道上運行，並在L1上結算交易。這些L2軌道能夠提供更快速且更具可擴展性的交易的同時，也將逐漸從L1繼承安全性。這使得「在比特幣上建造」（Building on Bitcoin）成為可能，並重新定義了比特幣論題，使其成為真正的資產和不斷壯大的比特幣經濟的基礎設施。
在比特幣生態進行建設
在過去幾年中，市場已經證明「在比特幣區塊鏈上進行建設」能夠帶來獨特的機會與挑戰。與其他區塊鏈不同，比特幣被創建的初衷是被視為一種資產或“貨幣”，而並非作為一種應用平台。其他區塊鏈則明確地以應用平台的定位進入大家的視野。為何比特幣相比於其他生態系統走向成熟的進程較為遲緩，為了更直觀的理解這一問題，回顧其起始時期的狀況顯得尤為重要：
比特幣網路對所有人開放，不論其背景或技術知識如何。比特幣程式碼開源，可以被複製和修改。這種開放性培養了一種鼓勵實驗的文化，沒有任何單一的團體或個人能夠對區塊鏈的發展方向產生決定性影響。
比特幣網路的互通性是有限的，這一特性導致其獨特的派生產物的產生。比特幣的派生網路是完全獨立的，擁有自己的資產，並且與原始比特幣網路不具備「向後相容性」。因此，在當前狀態下，BTC資產被限制在比特幣網路中，不能直接移除或轉移至其他區塊鏈網路。
缺乏可程式性會對建設造成重大障礙。由於比特幣不支援智能合約，所以不具備靈活的程式設計功能，這對其作為應用程式開發平台的使用產生了限制。加之其嚴重的性能限制，如若將比特幣視為一個建設的平台這是不得不面臨的一個主要挑戰。
比特幣L1在速度和擴容性方面仍需協助。比特幣網路確認交易的速度以及在短時間內處理大量交易資料的能力非常有限。出於保證去中心化的關鍵需求，比特幣區塊鏈中的記錄（Record，也被稱為區塊）的大小和頻率都受到限制。由於平均每10分鐘就有一個區塊產生，且原始區塊大小為1兆位元組，比特幣網路的鏈上交易處理能力受其影響，平均交易確認時間在10到30分鐘以上，這遠遠不能滿足大多數應用的需求。
想要設法處理或改善比特幣的這幾個特性，需要先理解區塊鏈不可能三角問題（Blockchain Trilemma）。用這個概念來看比特幣L1的話，我們可以看到它是去中心化的（a）和安全的（b），但缺乏擴容性（c），交易處理速度也僅為每秒大約3到7.8筆交易。這種限制凸顯了需要尋找替代方案或額外生態層以補償區塊鏈網路原生固有缺陷的需求。
對可擴展解決方案的迫切需求催生了以太坊網路在早期產生。儘管相較於比特幣，以太坊的安全性和去中心化有所欠缺，但以太坊透過提供應用開發所需的可擴展性解決方案，如二層網路L2（例如，Arbitrum、OP Mainnet等）和子網路（例如，Avalanche的Evergreen），實現了顯著成長。綜觀整個產業，類似的權衡解決方案也層出不窮，還曾掀起了一波專注於擴展解決方案的開發浪潮，包括分片（Sharding）、嵌套區塊鏈（Nested Blockchains）、狀態通道（State Channels ）、超級網（Supernets）（例如，Polygon Edge）、應用鏈（App-Chains）和第二層網路（也稱為側鏈）。
多年來，人們的關注點主要集中在以太坊及其相容的以太坊虛擬機器（EVM）生態系統上。然而，到了2023年，隨著比特幣L1的最新升級和銘文（Ordinals）的出現，我們正在共同見證整個產業焦點的轉變。開發者們正在重新將注意力轉向比特幣，特別是為了解決其擴容性的問題——這是比特幣L1不可能三角問題（安全性、去中心化和擴容性）中的一個重要組成部分。
比特幣擴容：關鍵的L1 升級
比特幣在可擴展性方面的重大進展始於2017年7月的隔離見證（Segregated Witness，SegWit）更新。這項升級標誌著一個重要的變化，透過將解鎖代碼分離到每筆比特幣交易的一個專用部分，從而縮短了交易時間並將區塊容量擴充到了超過中本聰2010年設定的1MB限制。
SegWit引入了使用「權重單位」（Weight Units，wu）的修訂版區塊大小測量方法，後來被稱為vsize/vbyte，允許每個區塊最多4M權重單位（4wu），實際上將區塊大小擴展到大約4MB。這項變更旨在與先前所有的比特幣核心版本向後相容，大幅提高了交易效率。
比特幣：1MB區塊大小容量因素。來源：Glassnode
SegWit透過拆分資料結構來實現這一目標，它將交易中的“見證資料”（包括簽名和腳本）分離到比特幣區塊的一個全新部分，即“交易資料”，其中包含了發送者、接收者等的詳細資訊。這種結構的引入將新的4wu（加權單位）區塊大小分為了以下兩部分：
見證資料的每個虛擬位元組（vbyte）計算為1權重單位（wu），與交易資料相比，每個虛擬位元組的權重只有25%。
交易資料的每個虛擬位元組（vbyte）計算為4權重單位（wu），是見證資料每個虛擬位元組權重的四倍。
SegWit有何不同？來源： Cointelegraph
Taproot緊隨SegWit其後，是比特幣的另一個重大升級，在2021年11月被啟動。 Taproot是一個軟分叉，它取消了對每筆交易見證資料佔用的最大限制，從而實現了更快的交易速度，透過Merkelized Alternative Script Trees (MAST)增強了隱私保護，以及透過Schnorr簽名實現了更高效率的金鑰簽章。 Taproot也促成了比特幣L1上的資產交易，引入了像Pay-to-Taproot (P2TR)和Taproot Asset Representation Overlay (Taro)這樣的協議。
Taro是一個基於Taproot技術被提出的協議，支援在比特幣L1 和閃電網路上發行、發送和接收資產。該協議於2023年10月啟動其主網Alpha版本。
Schnorr簽名透過引入將多個公鑰和簽名合併為一個的能力，實現了金鑰聚合。簡而言之，將多個簽名組合起來進行驗證，而不是單獨聚合每個簽名，從而提高了交易效率。
MAST透過隱藏與交易相關的預設條件來增加隱私，並且不會在鏈上公佈未使用的結果，這不僅提高了隱私性，還減小了交易體積，因此降低了數據使用量。
P2TR透過Taproot地址引入了一種新的比特幣支付方式。
這些L1升級為比特幣生態層的進一步開發奠定了基礎，而這些開發活動一直在幕後悄悄進行著，直到銘文的發布，比特幣的建設工作才再次成為人們關注的焦點，這標誌著比特幣可擴展性和功能性的新紀元。
銘文引發的比特幣建設者文藝復興
儘管進行了L1升級，但是繼2017年「區塊大小之爭」的保守結果之後，比特幣的開發活動經歷了一段停滯期，一直持續到2022年。這種相對緩慢的開發速度主要是因為人們將大部分精力集中在維護比特幣核心L1上，而對於建立一個廣闊生態系統所需的更廣泛基礎設施的開發關注較少。在比特幣的有限開發活動中，主要集中在像Stacks（每月有175+活躍開發者）和Lightning這樣的新興生態系統中，而這些生態系統只佔產業開發者的一小部分。
2022年12月，隨著銘文的出現，比特幣的開發格局發生了顯著變化。 Ordinals允許在鏈上創建不可變的數位藝術品，不僅將比特幣開發者社群重新激活，並且，預計到2025年，這將發展成一個價值45億美元的市場。越來越多的開發者不再將關注點僅限於以太坊，而是將視野擴展到包括比特幣L2解決方案的範圍。這一關鍵發展標誌著比特幣生態系統內參與度和創新活動的復甦，為新一輪的成長和技術進步奠定了基礎。
比特幣每月活躍開發者數量。來源：Electric Capital
Ordinals的引入對比特幣網路產生了深遠的影響，尤其反映交易費用的增加。與2022年相對適中的1-3 sats/vB費用水準相比，當Ordinals開始於2023年5月成為焦點時，交易費經歷了20倍至500倍的驚人飆升。到了2023年12月，其年增長率已經高達280%。這項數據激增顯著顯示市場對比特幣網路活動和興趣的急劇增加，對於振興比特幣建設者文化和生態系統起到了關鍵作用。儘管更高昂的手續費有助於增加比特幣的長期安全預算，並且能夠超過當前標準，但這也反映出對比特幣區塊空間的需求正在不斷增長。
比特幣平均交易費用在2023年5月因Ordinals而達到頂峰。來源：ycharts
比特幣網路使用量的激增給其基礎設施帶來了巨大壓力，尤其體現在交易成本的上升，同時也對其可負擔性和實用性方面造成了新的挑戰。當用戶面臨與交易金額不成比例的高額費用時，這種發展趨勢變得尤為明顯。例如，一個價值100美元的比特幣交易可能需要支付高達50美元的手續費，這顯著降低了其經濟可行性。同樣的情況也擴展到了閃電網路通道，因為關閉一個類似交易價值的通道由於過高的成本變得不切實際。如果交易費用過高，例如1000 sats/vB，網路將面臨的更複雜的情況。因此，比特幣生態系統內急需可拓展性解決方案，以滿足日益增長的需求，同時也需維持其交易可行性。
現象級的銘文重新引燃了開發者對比特幣的興趣，但這也進一步放大了比特幣的限制。特別是由於銘文缺乏對完全表達式智能合約的支持，開發者已將注意力轉向其他平台。這凸顯了比特幣生態系統內需要更複雜的擴容解決方案，以確保其在更廣泛的區塊鏈和金融領域中的實用性和相關性。
二層解決方案的戰略必要性
因此，比特幣網路若想實現功能性的提升和進一步的成功，L2 解決方案變得日益重要。 L2在L1之上運行，透過促進鏈下交易管道來提高可擴展性並降低交易成本。與以太坊不同，在以太坊中L1 自主支持智能合約，比特幣的L1 由於其最初設計時強調安全性和去中心化程度，需要依賴L2解決方案來提供這種功能。這種依賴強調了L2解決方案在擴大比特幣的實用性方面的關鍵作用，它不僅限於基本交易，還能增強其效率、可擴展性以及在數位資產領域的整體吸引力。
儘管比特幣的L2解決方案尚處於早期發展階段，但有望實現顯著成長。相較之下，以太坊等成熟的替代L1擴容方案以及像Polygon這樣的L2解決方案已達到更高的成熟度。自2017年以來，由於開發者的廣泛努力，這些網路得以配備了先進的工具（例如Starknet、ZKSync等）和功能，這一點從其TVL數據中可以明顯體現出來，大約占到了市值的9.0%至12.5%。隨著技術的持續進步和不斷創新，比特幣的L2解決方案也有望達到類似的成熟度，並有可能發展成為一個規模可與現有L2解決方案相匹敵甚至更大的經濟體系。根據預測，未來比特幣的L2解決方案將能夠處理大量的比特幣交易，有可能超過所有比特幣交易量的25%，這將是相對於目前比特幣L1使用率的巨大飛躍。
筆者更新（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慧合約功能，而無需建立專門的智慧合約層。像是遞歸銘文（BRC-420）和OrdiFi這樣的創新，以及關於透過軟分叉重新啟用「OP_CAT」功能的討論，都是為了促進類似於DeFi的複雜交易，繞過傳統的智能合約。
在此再次強調，與透過通用虛擬機器實現可組合性的以太坊虛擬機器（EVM）相容鏈不同，比特幣的框架缺乏這樣的智慧合約機制。這一根本差異要求比特幣專案部署額外的工具和更複雜的整合策略，以提供與以太坊相當的使用者體驗。這可能會導致L1上的實驗與基礎網路面臨類似的可擴展性挑戰。至此，生態中已開始出現不同程度的智慧合約應用，並很有可能進一步擴展。
例如BRC-420背後的團隊最近推出了Merlin Chain，這是一個旨在緩解可擴展性問題的比特幣原生L2解決方案。此外，Ordz Games在去年推出了有史以來第一款基於比特幣的遊戲，使用BRC-20代幣$OG，該代幣今年初在ALEX Lab的Launchpad上進行了去中心化交易所發行（IDO） ，以$ORDG的形式實現了81倍的超額認購。在本系列的後續部分，我們將詳細深入這些創新，概述比特幣生態系統的持續演變。