BTC L2 故事新編,以Rollup 為中心的設計原則

撰文:佐爺

比特幣擴容路線≠BTC L2。

我在新年伊始對BTC L2 的技術路線進行了總結,主要分為BTC 的安全性和價值上行,以及​​L2 交易執行和結果的下行兩部分,隨著時間的發展,短短三個月不到, BTC L2 已經來到近百的數量級,但仍有一些基本問題尚待釐清,定義問題首當其衝。

在比特幣的發展史上,擴容路線長期存在三種實踐,最底層的是主網升級,例如SegWit 和Taproot 兩類,其次是鏈外擴容,例如客戶端驗證、閃電網路和側鍊等諸多嘗試,最後是直接分叉,如狗狗幣、BSV、BCH 等。

比特幣擴容路線選擇

由裡到外,紛繁複雜,究竟什麼是BTC L2 眾說紛紜,參考以太坊的發展史,我在此提出兩個評判要點:

L2 必須先自己是一條鏈,能夠獨立完成運算、交易的各個環節,最終提交比特幣進行結算;

L2 的安全完全由L1 保障,L2 的底層價值由BTC 來支撐,L2 代幣不能幹擾BTC 的功能發揮。

依照這個標準,主網升級和分叉和L2 概念無關,重點在於鏈外擴容路線究竟該如何分類,比如閃電網絡是一個特殊的“通道”,本身很難說是一條公鏈,而側鏈具備自己的安全共識和運作模式,安全性無法嚴格和比特幣等效,但是L2 應該就藏在其中,那麼來繼續劃分。

BTC L2 = 閃電網路+ 側鏈。

參考先前的標準,BTC L2 應該是閃電網路和側鏈的一種混合產品,即像閃電網路一樣完全依附於比特幣主網,同時像側鏈一樣「獨立於」比特幣運作,取其精華,去二者糟粕。

如此一來,現有的BTC L2 方案都需要進一步發展,尤其是考慮到BTC 的UTXO 機制和Layer 2 依賴的智能合約機制無法嚴格協同運作的事實,即比特幣無法實現對過往交易的撤銷,需要L2 自行解決或引入鏈外更新或索引機制。

其次,L2 的獨立性存在過強的問題,例如僅儲存比特幣交易的區塊頭資訊作為L2 對L1 的同步證明,僅將結算資訊存入比特幣腳本作為DA 方案,而根本不考慮之後的檢索和確證問題。

BTC L2 的現狀極易被渾水摸魚,導致安全和信任危機,我認為,必須從L2 為中心過渡到以Rollup 為中心的全新階段,即完全利用比特幣主網的安全性,同時解決大規模計算問題。

BTC L2 ≠ Rollup。

BTC 搭建PoS 系統提供安全性,使用無許可的存取和銷毀機制,區別於現有包裹資產系統。

BTC 質押收益完全使用BTC 作為計價幣種,而專案代幣不能和BTC 產生功能衝突。

Rollup 計算層需要同時滿足大規模和隱私需求,以加密技術對抗中心化傾向。

Rollup 不能建立額外的DA 層,嚴格使用比特幣作為DA 解決方案。

總結一下,理想中的Rollup 應該是以BTC 作為原生Gas Fee 和質押獎勵,利用2WP 雙掛鉤機制實現跨鏈流通,1:1 錨定的映射資產xBTC 流通於BTC L2 和跨L2 橋,隱私計算+ ZK 證明,可從來源和流程保證比特幣使用者的完全匿名性和隱私性,專案代幣參與Rollup 運作,避免和BTC 的角色衝突。

Rollup 像橋像鏈又像L2

BTC Rollup 運作流程

首先要解放思想,PoW 底層+ PoS 上層是目前的最優解,質押收益來源依賴於底層價值支撐,工程組合取代技術創新,計較ZK 還是OP 沒太大意義,結果存儲不是DA ,另外不必過度糾結中心化和去中心化的機制設計,沒有任何方案能和比特幣相提並論,即使是ETH OP,真正的故障證明和回收機制也是“路線”或者“理論上”,目前或者長期來看依然會由項目方來控制。

因此,更合理的機制設計在於如何透過技術手段減少人為幹預,並且保障項目長期穩健運行,在ETH L2 中被稱為強制提款和逃生艙設計,確保極端情況下項目停擺也能保證用戶資金安全,對於BTC Rollup,這裡的難點是如何在發生故障時將映射資產退回比特幣主網,以及如何在Rollup 計算時保障隱私,在早期不那麼去中心化之時。

首先討論第一點,BTC 的映射資產,例如WBTC 的各類去中心化版本,在Rollup 上流通的同時要確保安全性,一方面,BTC 進入才能支撐Rollup 的價值,另一方面,Rollup BTC 在發生故障時必須能轉回主網。

現有的解決方案,基本上都是跨鏈橋的各類變種,差別只在於是通訊橋、資產橋還是中心化的橋,目前來看基本上很難再有新的解決方案,橋接資產是搭建PoS 體系的第一步。

不過質押和質押收益還有創新空間,例如可以跳過Lido 的發展階段,直接使用DVT 技術來建立完整的去中心化質押體系,或者基於BTC、WBTC 或者BounceBit 發行的,基於交易所體系衍生出的再質押BTC 搭建混合質押體系,以降低危機時對BTC 的安全衝擊。

在橋接和DVT/ 混合質押之後,Rollup 的計算長期被人忽視,這裡面的問題在於,Rollup 自己要能承擔公鏈的數據吞吐、狀態更新和結果存儲,以及數據分發四個階段或部分,可以分成兩點去討論,其一是效率,其二是隱私。

效率容易理解,例如使用平行機製或並發機制,在度過早期的FOMO 情緒後,比特幣Rollup 要和ETH Rollup 比拼運行效率,而提速已經被Solana 證明真的管用。

隱私問題長期被忽視,比特幣的PoW 機制導致其幾乎無法被審查,但是Rollup 在早期階段,極易受到ETH PoS 後的窘境,即某類節點遭受和迎合審查機制,這裡的解決方案無法通過去中心化機制設計來實現,任何方案都無法和BTC PoW 相提並論,必須尋求隱私計算的幫助。

最後是DA 問題,也就是參考ETH L2 和Rollup 分野的評判標準,不使用主網作為DA 方案的無法被稱之為Rollup,這涉及到最終的安全承諾,如果L2/Rollup 主動放棄L1 的安全保障,那麼自然就該被剔除出去,由於BTC 的獨立機制,所以需要額外的補充設計。

DA 機制

樂觀驗證和ZK 混合使用成為主流,指的是Rollup 上的交易最終由主網進行確認,欺詐證明使用樂觀機制,即先確認,後排障,時間滿,即生效,而在證明生成上,可以使用ZK 來大幅壓縮數據,這點在BTC Rollup 上尤其重要,原因無他,比特幣空間太昂貴。

銘文機制可在交易機制上發揮更大作用,在ETH Rollup 上,欺詐證明一旦被挑戰,並被以太坊所接受,主網會罰沒提交者的質押資產,但是在BTC Rollup 上,這種罰沒必須在鏈外進行,因為比特幣的腳本一旦被寫入,則無法再次被更改,只能透過繼續在新區塊寫入資訊的形式完成更新,即只能Update(更新),無法Overwrite(覆寫) 。

索引器網路實際上要承擔交易更新的重任,必須被去中心化。

最終,我們可以完成整個BTC Rollup 的機制設計,可以分成四步走,基本上都會沿著xBTC—>質押—>計算—->DA 四步去搭建技術架構,這裡的困難主要在於質押系統和映射資產的設計原則,以及鏈上計算的隱私問題和最終的DA 設計。

此外,遵循專案代幣無法和BTC 發生衝突的原則,專案代幣應該在Rollup 之內發揮作用,例如DVT 體系的搭建,索引器的去中心化維護,以及生態發展和治理體系上流轉。

大圖景:BTC L2 橫評縱論

架構說明

如果以我劃定的Rollup 為標準,那麼顯然諸多專案方案無法被納入討論,因此將範圍放寬,具備上述特徵的都可被直觀評述。

按照四步驟的順序,可以稍微比較一下目前主流的技術方案,需要注意的是,每一步都是環環相扣的,但是會默認前提已經存在不再贅述,例如橋接的下一步是質押,那麼在論述質押時就不會再強調橋接的實現方式,依序遞進。

從橋接資產出發,ZetaChain 和Zeus Network 最符合標準,分別溝通比特幣和EVM 生態以及Solana 生態,在具體實現上,二者略微有所區別。

ZetaChain 創造了和ERC-20 類似的ZRC-20 標準,BTC 可以1:1 映射發行zBTC 代幣,同時,為突出全鏈Omni 概念,zBTC 實際上存在內部兌換機制,不會實際傳輸到目標鏈之上,由此將zBTC 變為所謂的全鏈資產,不過這種映射資產需要很強的機制設計,ZetaChian 透過使用觀察者(observers)和簽署者(signers)來監控比特幣鏈上的交易和事件,並在ZetaChain 上達成共識,從而實現與比特幣等非智慧合約區塊鏈的互動。

理論上而言,ZetaChain 是全鏈跨鏈橋,不止於能溝通比特幣和EVM 生態,但這裡的重點是說明比特幣等非智慧合約公鏈如何連接EVM 的過程,可以發現,ZetaChain 不僅是消息橋,同時也是資產橋。

而Zeus Network 則強調自身是通訊層而非跨鏈橋,在其機制設計上,它提供了一個標準化的接口,使得不同的區塊鏈可以透過這個接口進行資訊和價值的交換。

例如可以將BTC 鎖定在一個特定的比特幣位址上,並在Solana 上釋放等值資產,而需要實際轉移BTC,並且在Solana 進行智慧合約操作,可以改變比特幣網路上的行為。

可以發現,這更像是一種文字遊戲的感覺,理論上確實不需要在兩條鏈之間轉移資產,但實際上你也無法真的將BTC 轉移至Solana 網絡上,橋接資產或信息,本質上都需要引入第三方來相互調用和通信,區別只在於介入程度的深淺。

當資產橋接之後,會出現質押體系,質押的意義在於模仿ETH 網路的安全承諾,例如Stake、LSDFI、Restake 和LRTFi 等四類機制,其根本邏輯都在於質押確保主網安全,發行等效憑證參與DeFi 賺取收益,差別在於「娃娃」程度的不同。

在比特幣的實踐中,Merlin Chain 是質押系統的代表,BounceBit 是LRTfi 的代表,但是核心都在於吸引用戶將資產留存在自身體系之內,並不是單純的存幣生息,而是希望在保存安全性的同時,盡力擴展生態的邊界,可用性時代逐漸到來。

Merlin Chain 在暴力拉盤之外,機制上致力於生態發展,基於L1 BTC 多簽和L2 智能合約體系,進而搭建出L2 上的使用場景,例如Merlin Swap、Merlin Starter 等眾多生態,是目前的Layer 2 中最會搞事情的,其和ETH L2 ZKFair 師出同門,都是Lumoz 的產品,其和Cobo 合作搭建L2 資管體系,目前TVL 36 億美元,基本上是最高的一檔。

而BounceBit 更進一步,或者說更退一步。

進步處在於BounceBit 基於交易所生產再質押資產,用戶直接在幣安存入BTC 並在BNB Chain 兌換為包裹資產,並可參與CeFi 和DeFi 的交易活動,進一步而言,使用託管技術,BounceBit 可在保管比特幣的同時發行LRTfi 資產,進而搭建的EVM 相容體係可對接鏈上世界。

在整個網路運作中,CEX 和託管是運作的基礎,而BounceBit 的獨特之處在於將鎖定後的BTC 再次流動性發行,投入資產增值的邏輯中,目前TVL 7 億美元,並且可將BTC 或自身代幣存入質押網絡,整體思路是運用更多中心化措施來降低BTC 運作的風險。

更退一步在於這是WBTC 的略微改進版本,甚至未經長期運行,其安全程度未必比得過WBTC 的老字號。

接下來是鏈上計算環節,這裡要解決兩個問題,一個是排序器和排序器的去中心化,第二是相容性和計算效率問題。

排序器的中心化是ETH L2 上的痼疾,究其根本,使用中心化的排序器可以極大提高L2 的運作效率,並可相當程度上防止MEV 攻擊,同時也有助於提升用戶的交易體驗,在這些好處之外,就是嚴重的中心化問題,會導致專案方成為事實上的運作實體。

B² Network 則嘗試使用自己的BSQ 主網代幣去構建去中心化排序器網絡,實際上相當於搭建出一個激勵網,需要結合提交者、證明者和挑戰者等更多角色去維持運作,即用治理的複雜度去降低中心化程度。

在相容性上,EVM 或SVM 的相容性容易解決,但是L2 之間的跨鏈則會更為複雜,而計算效率則需要大規模引入並行或並發等手段,目前沒有特別明顯的實踐項目。

另外是鏈上計算的隱私保護,目前雖然有使用ZK-Rollup 的方案,但是主要是用於壓縮數據,更多發生在DA 的數據發布上,專門針對計算過程的隱私保護方案還沒有很明顯的專案.

最後是DA 的數據發布方式,這個需要和ZK 機制結合來論述,和ETH L2 不同,BTC L2 使用ZK 主要是壓縮數據,例如Bitlayer 就是如此。

Bitlayer 在執行上使用樂觀驗證機制降低複雜度,使用ZK 壓縮數據,並透過類似銘文的情況寫入資料。具體而言是假設交易批次預設有效,除非有證據證明其無效。這樣,交易可以在鏈下快速處理,並透過壓縮格式提交到比特幣網絡,減少資料負載和成本。如果發現詐欺行為,參與者可以發起挑戰,觸發狀態回溯和懲罰惡意行為者,確保系統安全。

但是如何基於比特幣去建構狀態回滾可能並沒有那麼簡單,仍需要長期探索。

結語

從比特幣擴容方案出發,嘗試去勾勒比特幣版的以Rollup 為中心該長什麼樣,核心在於確保BTC 的價值和安全性能遷移至Rollup 之上,並且需要和現有的包裹資產方案區分開,在具體實現上,基於橋接資產和質押體系的方案成為共同選擇,但是在如何確保去中心化和發揮BTC、主網代幣的作用上,仍然處於模糊地帶。

但是Rollup 為中心路線目前仍然是最完備的,相較於基於UTXO 機製或客戶端驗證方案都更為成熟,在中間的鏈上環節上,隱私計算和排序器去中心化是兩個要點,在在最終的DA 上,銘文已經提供了較成熟的借鑒思路,唯一的困難是成本問題。

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來源:佐爺

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