作者：Kyle Ellicott , Yan Ma, Darius Tan, Melody He，Spartan Group；翻譯：0xjs@金色財經
《比特幣Layer：無需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Spartan集團團隊Kyle Ellicott和多位專家撰寫，這些專家提供了反饋和見解，並慷慨地花時間審查了本文最終版本。本部分是本系列四篇文章中的第三篇。
2018年引入的「比特幣Layers」概念代表了比特幣發展的關鍵轉變，解決了其可擴展性挑戰。從歷史上看，旨在增強比特幣L1 的各種努力都有一個共同的目標：促進鏈下交易以提高網路的可擴展性。這些努力都以L1 提供的安全結算層為基礎。比特幣層已成為一套解決方案，涵蓋L2、L3、資料和應用層等，從以太坊的分層架構中汲取見解。這些創新反映了網路對其固有限制的適應性響應，展示了朝著更強大、更通用的區塊鏈基礎設施邁進的方法。
新湧現的比特幣層引入了多種功能，改變了網路的能力。這些層提供：
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智能合約可程式性：直接在比特幣網路上實現複雜的金融和合約交易。
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提高吞吐量速度：顯著減少交易處理時間，某些層的速度可達不到30 秒。
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BTC信任最小化地移動到L2 ：促進BTC 在各層之間安全高效的移動，為聯邦方法的中心化問題提供解決方案。
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降低成本：降低交易成本，使更廣泛的用戶群更容易進行比特幣交易。
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資產發行和Rollup：為資產創建和交易捆綁提供新途徑以提高效率。
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互通性和隱私措施：增強網路與其他區塊鏈系統互動的能力並保護用戶隱私。
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虛擬機器(VM) 和特定功能：支援各種應用程序，包括遊戲、金融、媒體和去中心化科學(DeSci)。
這些層策略性地建立在比特幣的L1之上，並利用L1作為基礎平台，類似BTC資產的「冷儲存」。這種分層結構不僅允許跨不同層的無縫資產移動，還可以釋放比特幣8,500億美元的閒置資本。因此，利用這些層的應用程式受益於比特幣著名的安全性和穩定性。
比特幣各層圖覽（2024 年3 月）
截至2023年第四季度，比特幣層開發取得了重大進展，L2解決方案取得了顯著進展。此生態系已擴展到包括側鏈、drivechain、合併挖礦鏈和PoS鏈。這段時期也標誌著各種協議、代幣標準、跨鏈橋、Rollup和其他創新解決方案的出現。
這些發展不僅是技術上的改進，也是技術上的進步。它們代表了比特幣實用性的範式轉變，為用戶採用和應用程式部署開闢了新途徑。這種分層方法強調了比特幣的發展和適應能力，鞏固了其在快速發展的數位世界中的地位。以下部分詳細介紹了這些類別中的關鍵創新，說明了比特幣分層生態系統的動態和前瞻性本質。
四大比特幣L2
現有的主要比特幣層由「四大」主導——Stacks 、Lightning、RSK和Liquid。這四個實體共同進行了大部分L2 交易，塑造了比特幣可擴展解決方案的模式。這些L2 解決方案中的每一個都具有獨特的特性和功能，為比特幣生態系統的成長和可擴展性做出了獨特的貢獻。
1、Stacks
比特幣L2 計畫由普林斯頓電腦科學家Ryan Shea 和Muneeb Ali 於2017 年啟動，旨在為比特幣提供智慧合約。 Stacks 網路的初始版本於2021 年1 月推出，允許智慧合約和去中心化應用程式使用比特幣作為安全的L1。 Stacks Bitcoin L2 憑藉其傳輸證明(PoX)共識機制啟動了比特幣經濟，該機制與比特幣工作量證明(PoW)共識 並行運行並復用了其計算能力。
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該網路透過「Stacking」進一步受到保護，其中Stacks 代幣持有者提交原生代幣STX （當前Stacking 週期中的2.5287 億美元）來驗證交易、保護Stacks 網路並賺取BTC 獎勵。
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Stacks 上的智慧合約採用Clarity 進行編碼，Clarity 是一種人類可讀的原生語言，可以回應比特幣交易以及資產與BTC 的原子交換。
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STX 代幣在L2 上用作Gas，是2019 年第一個符合SEC 資格的代幣發行，後來在2021 年主網啟動之前作為非證券向SEC 進行了去中心化備案更新。
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STX 是前50 名的項目，也是唯一具有原生代幣的比特幣L2，在撰寫本文時也列在CoinMarketCap 的前100 名中。在2022 年Electric Capital 開發者報告中，該公司在整個行業的開發商活動中排名第38 位，自2015 年以來，每月活躍開發商數量不斷增加，截至2023 年10 月，活躍開發商數量為175 名。
Stacks 上的每月活躍開發人員。來源：Electric Capital
即將到來的催化劑：
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Nakamoto網路升級（2024 年第二季）將使Stacks 在L2 上實現快速且廉價的BTC 傳輸，並具有100% 的比特幣安全性（抗重組）。此外，網路上的交易速度將從目前的映比特幣的結算時間的10-30 分鐘以上縮短到約5 秒，提高了1,000 倍。截至2023 年12 月，升級開發中的兩個主要里程碑已經實現，v0.1（稱為「 Mockamoto 」）和Neon（v0.2）「受控」測試網，具有單一礦工、單一Stacker 和Stacker 簽名。
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sBTC是一種去中心化的1:1 比特幣支援資產，可在比特幣和Stacks (L2) 之間部署和移動BTC，並在交易中用作Gas，而不需要額外的資產。 sBTC 傳輸100% 由比特幣算力保證。要逆轉交易，必須對比特幣本身進行攻擊。
sBTC 發布路線圖。資料來源：sBTC
由此產生的Stacks 層使比特幣以去中心化的方式成為完全可編程的資產。如果成功的話，它將推動對Stacks 和比特幣的更多需求。這可以為比特幣經濟提供一個加速發展的環境，釋放數千億美元的被動式比特幣資本，並使比特幣成為更安全的網路的支柱。
2、閃電網絡
於2018 年發布（白皮書於2016 年），閃電網路支援比特幣小額支付，可以在任何地方即時發送，幾乎不需要任何成本。閃電網路強大的交易處理能力及其日益普及，凸顯了其在增強比特幣可擴展性和交易效率方面的作用。
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該協議利用智能合約創建結合鏈上結算和鏈下流程的支付管道。
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當通道關閉時，交易將被合併並發送到比特幣網路。閃電網路的原生資產是閃電比特幣（BTC）。
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2023 年8 月，該網路正在處理約660 萬筆路由交易，即每天約21.3 萬筆，佔網路公共容量的52% 左右。與2021 年8 月K33 估計的50.3 萬次閃電支付相比，這些近似數字增加了1,212%。
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此外，平均而言，閃電網路每天至少處理47% 的比特幣鏈上交易。
閃電網路正在增加比特幣的每日交易量。來源：River
3、Rootstock (RSK)
由RSK Labs 於2015 年創立，該網路透過其RSK 虛擬機(RVM)將EVM 相容的智慧合約引入比特幣。借助RVM，開發人員可以將以太坊合約移植到比特幣之上。 RSK 的原生資產是智慧比特幣(RBTC)。 RBTC 與BTC 保持1:1 的掛鉤，但並非無需信任。由於其區塊安全性是基於“合併挖礦”，因此它繼續依賴中心化託管人，這凸顯了L2 解決方案中安全性和去中心化之間的權衡。
4、Liquid Network
由Blockstream 於2018 年發布，Liquid Network 側鏈使用戶能夠在比特幣上執行快速、安全且保密的交易。 Liquid 獨立於比特幣運作，擁有自己的帳本，並放棄利用比特幣的PoW 共識機制，轉而採用由約60 名成員組成的Liquid 聯盟，他們作為新區塊的創建者。 Liquid 的原生資產是Liquid 比特幣（L-BTC），它是BTC 的「包裝」版本。 Liquid Network 的這種獨立運作展示了比特幣L2 生態系統內方法的多樣性。
如今，雖然沒有一個比特幣L2 持有超過10,000 BTC 或擁有數百萬的用戶群，但指數增長的潛力仍然巨大，這凸顯了這些解決方案在比特幣未來可擴展性和功能中的關鍵作用。隨著比特幣L2 技術的進步，他們已經開始開闢多種途徑，以實現圍繞BTC 的快速實驗，同時保持核心網路的穩定性。未來L2 解決方案的成功取決於它們提供類似於EVM 的完整執行環境、解決當前限制並培養更具包容性的開發環境的能力。
應對L2 困境
在追求解鎖比特幣層的可擴展性的過程中，出現了一個新問題：L2 不可能三角。重新審視區塊鏈的不可能三角，並將其應用於比特幣L2，我們發現它仍然相同，但權衡略有不同。對於L2 不可能三角，選擇僅限於：
A. 成為開放網路或聯盟。
B. 是否引進新的Token。
C. 擁有完整/全域虛擬機器(VM) 或擁有有限的鏈下合約。
業界已經見證了嘗試將這個三角形變成正方形，以重新利用現有的比特幣礦機來挖掘L2。 RSK（以前稱為Rootstock）和Drivechains 就是這些嘗試的例子。在這種方法中，礦工的激勵成為一個懸而未決的問題，類似於Gas費（特別是在早期）可能不足以處理激勵問題。
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Lightning 選擇了A 和B，但沒有完整VM 的全域狀態。
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Stacks 使用新代幣(STX) 選擇了A 和C。
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Liquid 選擇了B 和C，作為聯盟運作。
開發人員之間的早期討論圍繞著比特幣（L1）的新操作碼展開，理論上，這可能有助於消除今天的三角。新的操作碼，如op-snark-verify ，可用於比特幣(L1) 來驗證L2 的計算。然而，在比特幣中實施軟分叉或硬分叉所面臨的歷史挑戰表明，這種解決方案在短期內可能不可行。
展望未來，比特幣生態系統可能會擴展到當前少數的L2 解決方案之外，還需要數百個解決方案來充分探索和開發網路的潛力。目前，開發人員正在考慮這些選擇，以平衡L2 困境中的權衡。利用開放網路的趨勢正在興起，任何人都可以挖掘並自由進入/退出，為智慧合約提供完整的虛擬機器（VM）環境，並將全局狀態作為基本屬性。這種方法反映了以太坊和Solana 等其他區塊鏈生態系統的成功結構，預計將塑造比特幣L2 進步的未來軌跡。
新興創新
除了已建立的四大L2之外，快速實驗仍在繼續進行，涉及基礎設施工具、標準和協議的眾多項目。隨著技術堆疊的形成，填補應用需求中現有的技術空白，這些創新正在積極引入新的分類定義。
Ark是2023 年5 月推出的實驗性L2協議。 Ark 允許用戶透過其始終在線、無需信任的中介方Ark 服務提供者(ASP) 為網路提供流動性，以低成本和匿名方式進行鏈下、可擴展的比特幣支付。由於交易是在該協議上進行的，接收者可以在不獲取流入流動性的情況下接收付款，同時以比閃電網路更低的成本保護接收者的隱私。
Babylon於Cosmoverse 2023 期間發布，Babylon 是一個PoS網絡，由比特幣和其他PoS 網路之間的兩個安全共享協議、比特幣時間戳和無橋質押組成。
Botanix (Spiderchain L2) 是一種PoS比特幣EVM ，它利用多重簽名的分散式網絡，促進與比特幣的雙向掛鉤並增強其互通性。
Interlay是比特幣和多鏈生態系統之間的模組化可編程網絡，作為Polkadot 平行鏈運行。 Interlay 創建了一個去中心化的比特幣橋，可以鑄造iBTC 或“有價值的BTC”，這是其多鏈1:1 比特幣支援的資產。
MintLayer是一個權PoS網絡，旨在充當比特幣的側鏈，針對DeFi 相關活動（包括原子交換）進行了優化。使用MintLayer，無需使用比特幣或智慧合約語言（即Solidity 等）的包裝版本來創建代幣，因為網路是基於UTXO 的，並且需要創建嵌入附加資料的交易。該網路的目標是使用可驗證的隨機函數每120 秒產生一個區塊，並在1,000 個區塊後最終確定。
Ordinals。創新的Ordinals理論架構於2022 年6 月發布，引發了一場以比特幣為基礎的文化革命。 2023 年12 月，Ordinals (Ord) 發布僅幾個月後，開發人員就開始使用Ordinals，它不需要單獨的側鏈、代幣或比特幣核心更新，並支援比特幣銘文。銘文是不可篡改的比特幣NFT，包含永久記錄在比特幣上並可轉移或發送到比特幣的原始文件資料（視訊、音訊、影像、可執行軟體等）地址、錢包等
銘文數量。來源：Dune
隨著新的實驗、基礎設施工具和標準的出現，Ordinals 的急劇增長只會呈指數級增長。自2022 年12 月14 日首次銘刻以來的一年裡，前90 天內的銘刻總數超過46 萬，今年迄今已超過4,620 萬，在該期間產生了約3,365 BTC（約1.488 億美元）的費用。
RGB網路（Really Good Bitcoin）是一種利用閃電網路的基於比特幣的協議，而不是代幣協議。
Threshold Network是Keep 和NyCypher 之間的一個以隱私為中心的融合網絡，允許用戶利用Keep Network 透過鏈下容器和NuCypher 的隱私工具來保護私有資料的能力，以進行秘鑰管理和動態存取控制。 Threshold 是tBTC 比特幣橋的創建者，這是比特幣和以太坊之間的去中心化且無需許可的橋。
這些協議實驗僅代表開發人員每週發布的一小部分。新協議和標準的不斷引入表明比特幣技術堆疊充滿活力且不斷發展。這些發展所產生的勢頭，特別是在2024 年第二季即將到來的比特幣減半事件的背景下，顯示比特幣生態系統內進一步創新和採用的前景光明。
代幣標準的興起
繼幾種新興協議之後，社群也開始嘗試新的代幣標準，提供可以利用比特幣獨特架構的代幣設計的早期預覽。在其起步階段，重要的是要強調那些已向開發人員介紹的內容，並注意其與以太坊生態系統中的同行的相似之處。
BRC-20是DOMO 創建的實驗性代幣標準，於2023 年3 月初發布，旨在創建比特幣上的可替代代幣。該標準利用Ordinals銘文和JSON 數據，反映了以太坊的ERC-20 標準，但專為功能有限的比特幣生態系統量身定制。幾個平台很快就跟進，為實驗性代幣標準快速開發工具和啟動板（ ALEX、 Bitget、 Leather、 OrdinalsBot、 UniSat Wallet、 Xv erse等）。值得注意的是，ORDI 代幣是第一個根據該標準部署的代幣，到2023 年5 月，其市值已超過10 億美元，在CoinMarketCap 上排名第52 位，在撰寫本文時市值超過13億美元。
BRC-721E是一種實驗性代幣標準，類似於廣泛採用的ERC-721 ，由Bitcoin Miladys、Ordinals Market 和Xverse 合作實現。在初始狀態下，該實驗標準允許用戶將NFT 從以太坊連接到比特幣，記錄了NFT 的不太詳細的版本，並帶有返回原始以太坊版本和空投功能的連結。一旦NFT 被橋接，它將自動出現在Ordinals 市場。該實驗為兩個網路之間的跨鏈交互開啟了許多可能性。
ORC-20是一個實驗性開放代幣標準，旨在改進BRC-20 實驗，實現BRC-20 之間的向後相容性、靈活的命名空間以及引入UTXO 以防止未來開發中的雙重支出。
ORC-CASH是基於Ordinals 協議的實驗性代幣標準，旨在最適合UTXO 安全模型，並作為ORC-20 標準的簡化版本。
RUNES是Ordinals 創建者Casey Rodarmor 於2023 年9 月提出的實驗性同質化代幣協議，作為BRC-20 標準的替代方案。 Runes 不打算依賴鏈下資料或要求原生代幣，而是透過UTXO 持有餘額，並使用特定的腳本條件來識別交易。
SRC-20是Mike In Space創建的代幣標準，被稱為Bitcoin Stamps（Bitcoin Secure Tradeable Art Maintenanceed Securely），它是直接儲存在比特幣區塊鏈上的數位工件，無法修剪，因為它們存在於UTXO集中（未發送的交易） 。
STX-20是於2023 年12 月發布的實驗性銘文協議標準，用於透過在STX 代幣傳輸的元數據中嵌入協議資訊（僅限34 個符號限制）來在Stacks 區塊鏈上創建和共享數位工件。 STX-20 的發布導致Stacks 網路上出現最大的區塊之一，交易量超過10,000 筆。
隱私和安全解決方案
除了擴展之外，開發人員還為將Rollup引入比特幣並增加重要的安全層做出了巨大的努力。在早期開發階段，該類別中的一些著名實驗包括Urbit、Rollkit、ZeroSync、Alpen Labs、Bison Labs、Chainway、Kasar Labs等等。
生態系中的其他實驗包括專門設計的協議等，例如1btc、BNSx 和Rooch Network，以及新出現的分類定義，例如Drivechains、Spiderchains、Federated Chains、Spacechains和Softchains，每個見證項目的開發目的都是為了為廣泛的技術堆疊做出貢獻。
這些創新增強了網路的內在價值，並將比特幣定位為一個更通用和安全的平台。它們對於擴展網路和提高其支援各種應用程式的能力至關重要。隨著這些技術的不斷發展，它們預計將極大地提高網路處理不斷增加的交易量和多樣化應用程式的能力，同時保持隱私和安全的基本原則。最終目標是創建足夠流暢的用戶體驗，而無需擔心支援基礎設施。
比特幣金融的未來
以Layer 2 解決方案和隱私增強技術的進步為標誌的比特幣層正在塑造一個無需信任的金融生態系統。這些發展代表了比特幣功能和對金融領域潛在影響的重大轉變。憑藉其增強的隱私性、安全性和可擴展性，比特幣有望支持從傳統交易到創新的DeFi 解決方案等廣泛的金融應用。這一轉變凸顯了比特幣的作用日益增強，它不僅是一種資產，而且是更安全、更有效率和更具包容性的金融格局的基礎要素。隨著這些技術的普及，比特幣對去信任金融體系的貢獻變得越來越重要，鞏固了其作為未來金融關鍵支柱的地位。
附註：最新比特幣L2
自從我們最初的報告以來，比特幣生態系統已經取得了顯著的發展。值得注意的是，比特幣的價值自2021 年11 月以來首次飆升至6.3 萬美元以上，標誌著市場大幅反彈。同時，比特幣L2的版圖正在迅速擴大，DWF的追蹤器突顯了這一點，該追蹤器現在列出了28個新的比特幣L2項目。我們如何準確評估這些L2 的潛力？
《Bitcoin Magazine》制定了一項編輯政策，根據三個標準來定義真正的比特幣L2：使用比特幣作為原生資產、使用比特幣進行交易結算執行以及對比特幣的功能依賴，這引發了討論。
這個定義將許多新興平台，特別是那些使用自己的代幣進行去中心化擴展的平台，歸類為“元協議”或“寄生鏈”，而不是真正的L2 解決方案。
儘管有這些分類，更廣泛的目標仍然是增強整個生態系統。引起我們興趣的顯著創新包括：
Merlin Chain：由BRC-4 20和Bitmap背後的團隊牽頭，這個以資產為中心的L2 旨在將著名的L1 資產及其用戶群與L2 聯繫起來，截至2 月底，鎖定總價值(TVL) 已超過20 億美元。
B-squared Network：該平台引入了模組化方法，將zk-rollup 作為執行層與B² Hub 相結合，將去中心化存儲與比特幣網絡集成，從而形成包含共識、數據可用性和結算層的綜合生態系統。
BounceBit：這是一個比特幣再抵押鏈，用戶可以在利用LSD 進行BTC 抵押和鏈上農業的同時賺取原始CeFi 收益，基本上是對比特幣進行「再抵押」。隨著融資成功，本月TVL 也飆升至5 億美元以上。
BOB：此專案利用以太坊虛擬機器（EVM）來創建和執行智慧合約。
BEVM：透過比特幣輕節點和Taproot門檻合約的POS共識結合，實現比特幣和BEVM之間的去中心化互動。
Citrea：這是比特幣上的zkEVM，其中的證明被刻在比特幣中並透過BitVM 進行樂觀驗證。
值得注意的是，新的比特幣L2的興起，主要由中國團隊推動，並得到大型華語社區的支持，帶來大量TVL ，這表明比特幣生態系統正在向東方發生重大轉變。
這些專案成功地改善了比特幣的跨鏈功能，利用他們先前的建置經驗實現了大幅成長。然而，這種激增也引發了人們對L2 解決方案中流動性分散的可能性的擔憂，正如以太坊所看到的那樣。
相反，有機會擴大比特幣資產的使用範圍，並讓更多的比特幣用戶參與這些新平台。儘管其中許多產品有相似之處，但比特幣L2 的未來仍然不確定且充滿活力，有待進一步發展。