详解原生比特币 Layer 2 网络 LumiBit
作者：律动BlockBeats
来源：https://www.chaincatcher.com/article/2111389
LumiBit 指出了比特币 L2 未来发展的可能方向之一，同时也描述出未来比特币生态可能达到的场景，具备全链生态和互操作性。
15 年前，中本聪发表了比特币白皮书，并将区块大小限制在 1MB 。直到今天，区块大小仍旧是开发者热议的话题。区块大小限制了每个区块能够容纳的交易数据的上限，随着比特币的应用范围扩大，网络交易频繁拥堵、确认交易时长增加、交易费用上升等情况时有发生。
为解决这些问题，社区提出了不同的扩容方案。有认为应该增加区块大小，也有主张优化区块结构，也有觉得应该采用侧链等技术的。当然，这些方案都存在各自的优缺点，社区一时难以达成共识，甚至产生了分裂。
铭文的火热也使得扩容问题再次被社区热议。在探索铭文市场时，$ LBIT 铭刻和交易量短时激增引发了关注，2 小时所有铭文铭刻完成， gas 费用超过 60 万美元。经过研究发现其背后是致力于比特币扩容的 LumiBit ，这是一种与闪电网络、 Stacks 、 Liquid Network 等协议完全不同的方案。
LumiBit 的 BTC 原生性
比特币作为当前最大的加密货币共识体，实现对 BTC 的原生性对于架构在 BTC 上的 Layer 2 解决方案的信任度和去中心化程度具有重要意义。 BTC 原生性越强，意味着 Layer 2 解决方案能够更加紧密地与比特币的社区、核心共识和理念与哲学相结合，从而具备更高的可信度和安全性和去中心化程度。因此 Layer 2 解决方案只有在保持这些原生特性的同时，提供更快的交易速度和更低的交易费用，才能扩展比特币的功能和应用范围而不损害其基本原则。如果离开了 BTC 原生性，那么 layer2 也就失去了生长的土壤，其距离 BTC 社区也就越来越远，不仅安全性和去中心化特性无法背靠比特币得到保证，而且如果一个 BTC Layer 2 解决方案失去了 BTC 社区用户，失去了当前最大的加密货币共识，其发展必然无法长久。
以当前以太坊的 Layer 2 解决方案为例，收取 Gas 费用目的之一为了支付在以太坊网络上存储和处理数据的成本。对于 Layer 2，用户的信任并非单纯基于 Layer 2 的技术本身，而是基于它与主链之间的连接和互动。这种信任的核心在于 Layer 2 上的信息能够在主链上被存储并验证。用户通过主链的可靠性和 Layer 2 与主链之间的联系来建立对 Layer 2 的信任。在这个框架下， LumiBit 的策略不是仅仅让用户信任其自身的数据处理能力，而是强调用户只需要信任 LumiBit 在数据传输过程中的诚实性和透明性。这种诚实性是可以重复验证的，并且其数据的可靠性依托于比特币网络的信任基础。
LumiBit 致力于将更多可验证信息回归在 BTC 主网上，以此来强化其作为一个真正的 BTC Layer 2 解决方案的地位。通过这种方式， LumiBit 不仅强调了对比特币原生特性的尊重和利用，而且还确保了 LumiBit 链上数据的的可信度和透明性，从而在加密货币领域内树立了其作为 BTC Layer 2 解决方案的可信地位。
LumiBit 对 BTC 的原生性的顶层设计包含了用户从钱包操作、钱包调用、资产跨链和 DA 的全周期结构：
-支持原生 Omni 钱包账户控制： LumiBit 不同于其他兼容 EVM 的 BTC Layer2 ，其在用户体验方面最大的进步是允许用户仅通过 BTC 钱包进行链上交互。不再需要准备多个钱包（如 Metamask ），仅需要准备 Bitcoin 钱包，不论是 Unisat 还是 Xverse ，即可完成跨链、交易、使用 Dapp 等操作。这一功能尊重比特币用户的使用习惯，为用户提供熟悉和安全的环境。
-基于 UTXO 的通道跨链桥： LumiBit 采用独特的 UTXO 通道的跨链桥。用户与 LumiBit 之间的跨链被抽象为一条通道，对通道的验证，就代表对用户跨链动作的合法性验证，又因为通道验证的过程会被存入 UTXO ，对通道的验证也代表用户在 LumiBit 的状态的验证，从而实现了用户状态在 BTC 主网的验证。当通道关闭时，根据最终的状态更新，初始 UTXO 被消耗掉，并且 LumiBit 根据用户状态创建新的 UTXO 。这些新的 UTXO 反映了通道关闭时用户提出的比特币余额和在 LumiBit 链上的最终状态。同时 LumiBit 链上运行的智能合约与用户交互而产生新状态，因此通过用户的 UTXO 状态更新也可以将状态更新至 BTC 主网进行验证，至此 LumiBit 完成了链上所有状态的 BTC 主网验证。
-在比特币主网上的数据可用性（ DA ）： Bitcoin Layer2 的数据可用性问题是，如何以一种 Bitcoin 网络可负担，且行之有效的数据上传、公开、验证方式。由于 Rollup 中交易数据以汇总形式发送至 Bitcoin ， Bitcoin 的区块容量将限制 Rollup 汇总的交易数据大小，在不能增加 Bitcoin 区块容量的前提下，使用更高效的数据压缩、证明验算方法是唯一选择。 LumiBit 采用 Halo2 + FRI 零知识证明方案生成交易的有效性证明。 ZK - EVM 在执行用户的交易后，为每笔交易的状态变更生成零知识证明，有且仅有该交易有效，可被正常执行时，其零知识证明才会被生成。 LumiBit 验算和证明生成的复杂度从链上迁移至链下，不仅降低了 Bitcoin Layer1 数据储存的开销，也能降低用户在 Layer2 提交交易的成本。
-支持铭刻调用： 平台支持铭刻调用，允许用户与比特币原生功能进行交互和利用，用户的所有调用数据均存储在 BTC 主链上，并通过铭刻的方式执行交易。发布交易时用户仅需铭刻铭文，并通过 BTC 网络广播，在 BTC 网络确认后 LumiBit 随即会在 LumiBit 网络运行交易并结算。
-使用 BTC 作为 Gas ： LumiBit 方法中最重要的方面可能是将 BTC 本身用作交易的「 gas 」。这不仅简化了 Layer 2 框架内的交易过程，而且在使比特币的原生特性成为 LumiBit 运作的核心方面实现了闭环。通过使用 BTC 作为 gas ， LumiBit 将其 Layer 2 协议的激励与比特币网络对齐，确保 BTC 的价值和需求直接与 LumiBit 生态系统内的活动相关联。
比特币的扩容史， Type2 ZK - EVM 的到来
此前，比特币的常见扩容方式为状态通道和侧链。
2015 年， Joseph Poon 和 Thaddeus Dryja 提出了闪电网络，这是一种基于支付通道的网络。用户可以在链下进行快速、低成本比特币转账，只有打开或关闭通道时才需要在链上进行交易。目前约有 5000 枚 BTC 在闪电网络中。
以闪电网络为代表的状态通道也存在不少缺点，如无法承担复杂合约计算、存在资金锁定和安全风险，无法为比特币提供繁荣的链上生态环境。
随后， Liquid Network 和 Rootstock 等比特币侧链开始出现，它们与比特币主网并行运行，通过双向桥与比特币实现通信。不过，侧链因独立的共识规则和数据存储结构，其数据可用性（ DA ）不由比特币网络担保，在极端情况下，用户资产存在一定风险。
与比特币在扩容上发展缓慢不同，以太坊的扩容市场正如火如荼发展。不过，以太坊扩容主流方案采用 Rollup Layer2 。根据 L2 BEAT 数据显示，以太坊的 Layer2 TVL 已经超过 225 亿美元。
Bankless 联合创始人 David Hoffman 曾表示， EVM 等效时代已经来临。在 David 说出这一句话时，可能没有想过，比特币或许也将迎来 EVM 等效时代，捕获以太坊的生态价值。
LumiBit 是全新的比特币 L2 解决方案，通过 ZK - Rollup 实现低费⽤、⾼性能、快速确认交易等。 LumiBit 采用的是 Scroll 的技术方案，这是 Type2 ZK - EVM ，可视为完全等效于 EVM 。 Vitalik 曾在论文中将 ZK - EVM 分成 4 种类型，其中， Type2 属于完全兼容 EVM ，交易执⾏与账⼾逻辑上和 EVM ⼀致，仅在区块结构和状态树与以太坊存在差异。
LumiBit 的 Type2 ZK - EVM 基于通用电路设计， EVM 层⾯确保了对以太坊⽣态的全兼容。并且针对比特币和以太坊状态的不同，采⽤了更符合比特币 UTXO 的状态树更新⽅案。同时，比特币将作为 DA ，用户的交易、 LumiBit 历史交易状态，以及全局账户状态，将会经由零知识证明生成器生成对应的根证明然后打包都会传回比特币主网。比特币庞大的算力结构将确保 LumiBit 的 L2 安全性。
和同类型的 ZK - Rollup 相比， LumiBit 不同之处在于其交易的零知识证明的⽣成将基于 Halo2 + FRI 实现，以及采⽤多项式承诺减少验证成本。 Halo2 是一种零知识证明系统，属于 zk - SNARK ，可⽤于⽣成简洁的⾮交互式证明来验证交易的有效性。 FRI 属于 STARK 证明系统，⽤来构造和验证有关复杂多项式数据的证明。这意味着 LumiBit 集成了 STARK 与 SNARK 的优点。
目前来看， Type2 ZK - EVM 已属于市场上领先的方案，但距离原生以太坊环境仍有⼀定差距。想要确保 100% 迁移所有以太坊生态，需要实现 Type1 ZK - EVM ，即完全等同于以太坊。 LumiBit 也在 Type2 ZK - EVM 的基础上提出了 Type1 ZK - EVM 构想，即在 L2 上再抽象⼀层 Type1 ZK - EVM ，交易的执⾏结果返回到 Type2 ZK - EVM ，然后再由 LumiBit 将状态更新⾄比特币网络，以三层结构间接实现 Type1 ZK - EVM 。
比特币生态爆发前夜
LumiBit 除了为比特币带来扩容方案之外，还试图颠覆目前的铭文交易市场。
当下市场，用户在 L2 上进行比特币铭文交易的步骤较为繁琐和复杂，需要在主链和 L2 上来回跨。并且，资金的流动性较为分散，利用率低。
LumiBit 通过同步跨链通信和异步跨链交易两种机制构建的异步结构正在解决这一问题。
同步跨链通信能够保证 LumiBit 上的通信与 BTC 主链保持同步。并且， LumiBit 内置的索引器和监听器，可以读取 BTC 主链的通信状态，供链上应⽤调取。因此，用户可以在 LumiBit 看到铭⽂市场的所有信息，⽽⽆需单独查阅每个交易市场或者索引器。
当下 L2 交易最大的痛点在于资产的频繁跨链产生的时间和资金摩擦。而用户在 LumiBit 的交易过程中，比特币主⽹资产跨链与 LumiBit 链上确认是异步的，即链上交易可以异步映射。以技术的角度理解， LumiBit 的 UTXO 通道桥通过 UTXO 作为用户状态印章，并执行根证明状态加密和哈希时间锁相结合做跨链通道验证，并在通道关闭后将根证明印制在 UTXO 保证了比特币网络的数据完整性。
这意味着，用户在 LumiBit ⽹络即可进⾏铭⽂交易，在 LumiBit ⽹络结算完成后 LumiBit ⽹络将⾃动帮用户执⾏跨链操作。
当然， LumiBit 也并非完美的 L2 扩容方案，其从 Type2 ZK - EVM 到 Type1 ZK - EVM 还有众多的难点需要攻克。但毫无疑问的是， LumiBit 具备独到的全行业视野，通过惊人的技术能力，整合了目前市场上领先和主流的协议，并形成一套独家的方案。
LumiBit 指出了比特币 L2 未来发展的可能方向之一，同时也描述出未来比特币生态可能达到的场景，具备全链生态和互操作性。同时，不增加用户的学习成本。现在，我们正处于 LumiBit 所描绘的比特币生态爆发前夜。
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