比特币L2的机会
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在过去的几周里，比特币现货ETFs成为了讨论的主导话题。随着这些问题的解决，社区的注意力又回到了比特币的建设上。这意味着要回答一个永恒的问题：“如何提高比特币的可编程性？”目前，比特币第二层解决方案（L2s）是对这个问题最有希望的答案。本文比较了比特币L2s和之前的努力，并讨论了一些最有前途的比特币L2项目。然后，文章还涉及了与比特币L2s相关的一些有趣的创业机会。
随着许多投资者现在可以通过受监管的产品获得比特币的曝光，他们可以在众多传统金融（TradFi）产品中使用BTC，如杠杆交易、抵押贷款等。然而，这些产品并没有使用原生的BTC。相反，它们使用由发行方控制的TradeFi（传统金融）版本的BTC，而原生BTC则由托管人锁定。随着时间的推移，TradeFi中的BTC可能成为持有和使用BTC的主要方式，将其从一个去中心化、无需许可的资产转变为另一个由华尔街控制的资产。只有原生的、无需许可的比特币产品才是抵抗旧金融体系对比特币的控制的唯一出路。
在L1上实现附加功能已有许多尝试。这些努力集中在利用比特币交易携带任意数据的能力上。这些任意数据可以用来实现附加功能，例如，发行和转移资产和非同质化代币（NFTs）。然而，这些功能并不是作为比特币协议的一部分构建的，而是需要额外的软件来解释这些数据字段并对其进行操作。这些努力包括彩色币（Colored Coins）、Omni协议、反党（Counterparty），以及最近的序数（Ordinals）。Omni最初用于在比特币L1上发行和转移泰达币（USDT），之后扩展到其他链。反党是比特币邮票和SRC-20代币的底层技术。序数目前是在比特币上使用铭文发行NFTs和BRC-20代币的事实标准。序数取得了巨大的成功，自推出以来产生了超过2亿美元的费用。尽管取得了成功，但序数仅限于资产的发行和转移。序数无法用于在L1上实施应用程序。更复杂的应用程序，例如自动化做市商（AMMs）和借贷，几乎不可能构建，因为比特币脚本（Bitcoin Script）——比特币的原生编程语言的限制。
一个独特的努力是扩展比特币L1功能的BitVM。这个概念建立在比特币的塔普罗特（Taproot）升级之上。BitVM的概念是通过链外执行程序来扩展比特币的功能，同时确保执行可以通过欺诈证明在链上受到挑战。尽管看似BitVM可以用来在链外实施任意逻辑，但实际上，在L1上执行欺诈证明的成本随着链外程序的大小迅速增长。这个问题限制了BitVM适用于特定问题，如最小化信任的BTC桥梁。许多即将到来的比特币L2s利用BitVM实现桥接。BitVM操作的简化图
另一种解决比特币程序设计能力有限的方法是利用侧链。侧链是独立的区块链，具有完全的可编程性，例如与以太坊虚拟机（EVM）兼容，它们试图与比特币社区保持一致，并为这个社区提供服务。Rootstock、Blockstream的Liquid和Stacks V1都是这些侧链的例子。比特币侧链已经存在多年，并且在吸引比特币用户方面通常取得有限的成功。例如，Liquid侧链上桥接的比特币不到4500个。然而，一些在这些链上构建的去中心化金融（DeFi）应用程序取得了一定的成功。其中包括Rootstock上的Sovryn和Stacks上的Alex。
比特币L2s正成为构建基于BTC的无需许可应用的焦点。它们可以提供与侧链相同的优势，但带有从比特币基层派生的安全保证。关于什么才真正代表比特币L2，一直有持续的辩论。在这篇文章中，我们避免了这个辩论，但讨论了如何使L2与L1足够耦合的主要考虑因素，并讨论了一些有前途的L2项目。
对于比特币L2来说，最重要的要求是从L1的安全性中派生其安全性。比特币是最安全的链条，用户期望这种安全性能够扩展到L2。例如，闪电网络（Lightning Network）已经是这样的情况。这就是为什么将侧链归类为此类的原因，它们拥有自己的安全性。例如，Stacks V1的安全性依赖于STX代币。在实践中实现这种安全性要求很难。为了让L1确保L2的安全，L1需要能够执行某些计算来验证L2的行为。例如，以太坊的rollup（rollup）从L1中派生其安全性，因为以太坊L1可以验证零知识证明（zk rollup）或验证欺诈证明（optimistic rollup）。比特币的基础层目前缺乏执行这两者的计算能力。有提议添加新的操作码到比特币中，这将允许基础层验证由rollup提交的零知识证明（ZKP）。此外，如BitVM这样的提议试图实现无需更改L1的欺诈证明实现方式。BitVM的挑战在于，欺诈证明的成本可能非常高（数百个L1交易），限制了它们的实际应用。另一个实现L2达到L1级别安全性的要求是，L1需要有一个关于L2交易的不可变记录。这被称为数据可用性（DA）要求。它允许仅监控L1链的观察者验证L2的状态。通过铭文，可以将L2交易记录嵌入到比特币L1中。然而，这又引发了另一个问题，即可扩展性。由于比特币L1的区块时间限制为每约10分钟4MB，比特币L1的数据吞吐量有限，约为1.1 KB/s。即使L2交易高度压缩到大约10字节/交易，L1也只能支持约100交易/秒的综合L2吞吐量，假设所有L1交易都用于存储L2数据。
在以太坊L2中，从L2到L1的桥接由L1控制。桥接到L2，也就是Peg-in，实际上意味着在L1上锁定资产，并在L2上铸造这个资产的复制品。在以太坊中，这是通过L2本地桥接智能合约实现的。这个智能合约存储了所有桥接到L2的资产。智能合约的安全性来源于L1验证者。这使得到L2的桥接既安全又最小化了信任。在比特币中，无法拥有由整个L1矿工群体保护的桥接。相反，最佳选项是使用多重签名钱包来存储L2资产。因此，L2桥接的安全性依赖于多重签名的安全性，即签名者的数量、他们的身份，以及如何保护Peg-in和Peg-out操作。一种改善L2桥接安全性的方法是使用多个多重签名，而不是单个存储所有L2桥接资产的多重签名。其中的例子包括TBTC，其中多重签名的签名者必须提供可以在他们作弊时被削减的抵押品。类似地，提出的BitVM桥接要求多重签名的签名者提供安全债券。然而，在这个多重签名中，任何签名者都可以启动Peg-out交易。Peg-out交互受BitVM欺诈证明的保护。如果签名者进行恶意行为，其他签名者（验证者）可以在L1上提交欺诈证明，导致恶意签名者的削减。
Bitcoin L2项目对比
Chainway正在比特币之上构建一个zk rollup。Chainway rollup使用比特币L1作为数据可用性（DA）层，存储零知识证明（ZKP）和状态差异。此外，该rollup利用证明递归，使得每个新证明都聚合在前一个L1区块上发布的证明。这个证明还聚合了“强制交易”，这些是在L1上广播的与L2相关的交易，以强制将它们包含在L2中。这种设计有几个优点：
强制交易保证了rollup的排序者不能审查L2交易，并赋予用户通过在L1上广播这些交易来包含这些交易的权力。
使用证明递归意味着每个区块的证明者必须验证前一个证明。这创建了一个信任链，并保证无效的证明不能被包含在L1中。
Chainway团队还讨论了使用BitVM来保证正确执行证明验证和Peg-in/out交易。使用BitVM来验证桥接交易减少了对桥接多重签名的信任假设为诚实少数。
Botanix正在为比特币构建一个EVM（以太坊虚拟机）L2。为了更好地与比特币对齐，Botanix L2使用比特币作为实现共识的PoS（权益证明）资产。L2验证者通过在L2上执行的交易赚取费用。此外，L2使用铭文将所有L2交易的默克尔树根存储在L1上。这为L2交易提供了部分安全性，因为L2交易日志不能被更改，但并不保证这些交易的数据可用性（DA）。Botanix通过一个称为Spiderchain的去中心化多重签名系统网络处理从L1的桥接。多重签名的签名者是从一组协调者中随机选出的。协调者在L1上锁定用户资金，并签署一份声明，在L2上铸造等量的BTC。协调者发布安全债券以符合这一角色。在恶意行为的情况下，安全债券可以被削减。Botanix已经启动了一个公共测试网，主网的启动计划在2024年上半年。Bison NetworkBison采用了主权式rollup（sovereign rollup）作为其比特币L2的模式。Bison实现了一个使用STARKs的zk rollup，并使用序数（Ordinals）作为机制，将生成的ZKPs和交易数据存储到L1。由于比特币不能在L1上验证这些证明，验证工作被委托给用户，他们在自己的设备上验证ZKPs。从这个意义上讲，Bison的运作更像是乐观式rollup（Optimistic Rollup），但没有欺诈证明。对于BTC在L2之间的桥接，Bison使用离散对数合约（DLC）。DLC由L1保护，但依赖于外部预言机。这个预言机读取L2状态，并将信息传递给比特币L1。如果这个预言机是中心化的，预言机可以恶意使用L1上锁定的资产。因此，Bison最终转向去中心化的DLC预言机非常重要。Bison目前不支持特定的虚拟机（VM）。Bison操作系统实现了一些合约，例如代币合约，可以使用Bison证明者来证明。
Stacks是最早专注于扩展比特币可编程性的项目之一。Stacks正在进行重塑，以更好地与比特币L1对齐。这次讨论重点是即将推出的Stacks V2，预计将于2024年4月在主网上线。Stacks V2实现了两个新概念，这些概念改善了与L1的对齐。第一个是中本聪发布（Nakamoto Release），它更新了Stacks共识以遵循比特币区块和最终性。第二个是改进的BTC桥接，称为sBTC。在中本聪发布中，Stacks的区块由矿工挖掘，这些矿工在L1上提交了BTC作为保证金。当Stacks矿工创建一个区块时，这些区块会被锚定在比特币L1上，并从L1的PoW矿工那里获得确认。当一个区块获得150个L1确认后，这个区块被视为最终确定，且无法在不分叉比特币L1的情况下被分叉。此时，挖出该区块的Stacks矿工将获得STX奖励，他们的BTC保证金将分配给网络Stackers。这样，任何超过150个区块（约1天老）的Stacks区块都依赖于比特币L1的安全性。对于新的区块（<150确认），只有在70%的Stackers支持分叉的情况下，Stacks链才能分叉。Stacks的另一个升级是sBTC，它提供了一种更安全的方式将BTC桥接到Stacks。为了将资产桥接到Stacks，用户将其BTC存入由L2 Stackers控制的L1地址。当存款交易被确认后，在L2上铸造sBTC。为了确保桥接BTC的安全性，Stackers必须锁定一个超过桥接BTC价值的STX保证金。Stackers还负责执行来自L2的Peg-out请求。Peg-out请求作为L1交易广播。确认后，Stackers在L2上烧毁sBTC，并合作签署一个L1交易，释放用户在L1的BTC。为了这项工作，Stackers获得了前面讨论的矿工保证金作为奖励。这种机制被称为转账证明（PoX）。Stacks通过要求许多重要的L2交易，例如矿工PoX保证金、Peg-out交易，作为L1来与比特币对齐。这个要求确实改善了桥接BTC的对齐和安全性，但可能因L1的波动性和高费用导致用户体验下降。总体而言，升级后的Stacks设计解决了V1中的许多问题，但仍有一些弱点。其中包括在L2中使用STX作为原生资产和L2的数据可用性，即只有交易和智能合约代码的哈希在L1上可用。
Bulid-on-Bitcoin（BOB）是一个旨在与比特币对齐的以太坊L2。BOB作为以太坊上的乐观式rollup（Optimistic rollup）运行，并使用以太坊虚拟机（EVM）执行环境来实现智能合约。BOB最初接受不同类型的桥接BTC（WBTC, TBTC V2），但计划在未来采用使用BitVM的更安全的双向桥接。为了与其他也支持WBTC和TBTC的以太坊L2区分开来，BOB正在开发功能，允许用户直接从BOB与比特币L1进行交互。BOB SDK提供了一个智能合约库，允许用户在比特币L1上签署交易。这些交易在L1上的执行由一个比特币轻客户端监控。轻客户端将比特币区块的哈希添加到BOB中，以便进行简单的验证（SPV），以确认提交的交易在L1上执行并被包含在一个区块中。另一个特性是单独的zkVM，允许开发者为比特币L1编写Rust应用程序。正确执行的证明可以在BOBrollup上验证。BOB当前的设计更准确地说是一个侧链而不是比特币L2。这主要是因为BOB的安全性依赖于以太坊L1，而不是比特币的安全性。
SatoshiVM是另一个计划推出zkEVM比特币L2的项目。该项目在一月初突然推出了一个测试网。该项目的技术细节不多，目前还不清楚项目背后的开发者是谁。SatoshiVM的少数技术文件提到使用比特币L1进行数据可用性（DA），通过支持在L1上广播交易来实现抗审查性，以及使用类似BitVM风格的欺诈证明来验证L2的ZKPs。鉴于其匿名性质，围绕该项目存在许多争议。一些调查显示，该项目与Bool Network有关联，而Bool Network是一个较早的比特币L2项目。
比特币L2领域带来了几个创业机会。除了建立最佳比特币L2的明显机会之外，还有其他几个创业机会。
许多即将推出的L2旨在增加它们与L1的对齐。一种方法是使用L1进行数据可用性（DA）。然而，鉴于比特币区块大小的严格限制和L1区块之间的长时间延迟，L1无法存储所有L2交易。这为比特币特定的DA层创造了一个机会。现有网络，例如Celestia，可以扩展以填补这一空白。然而，创建一个依赖于比特币安全或BTC抵押品的链下DA解决方案，可以提高与比特币生态系统的对齐。
除了使用比特币L1进行DA之外，一些L2可能会选择将L2交易排序委托给绑定BTC的排序者，甚至委托给L1矿工。这意味着任何最大可提取价值（MEV）的提取将被委托给这些实体。鉴于比特币矿工不适合这项任务，对于比特币L2而言，存在一个类似Flashbot的公司的机会，专注于MEV提取和私有订单流。MEV提取通常与使用的虚拟机（VM）密切相关，鉴于比特币L2没有公认的VM，这个领域可能会有多个参与者。每个参与者都专注于不同的比特币L2。
比特币L2将需要使用BTC作为抵押品，用于验证者选择、数据可用性（DA）安全以及其他功能。这为持有和使用比特币创造了收益机会。目前，只有少数工具提供此类机会。例如，巴比伦（Babylon）允许将BTC抵押来保护其他链。随着比特币L2生态系统的繁荣，为汇聚BTC原生收益机会的平台提供了强大的机会。总之，比特币是最受认可、最安全、流动性最强的加密货币。随着比特币现货ETF的推出，比特币进入了机构采纳的阶段，保持BTC作为一个无需许可和抗审查的资产的基本性质比以往任何时候都重要。这只能通过扩展围绕比特币的无需许可应用空间来实现。比特币L2及其支持这些L2的创业生态系统是实现这一目标的基本要素。在联盟（Alliance），我们期待支持那些正在构建这些创业公司的创始人。