BTC生态的技术进展:可编程性扩展方案

2024年第一季度以来，BTC生态的投机热度有所降低，但技术层面的进展却十分迅速，特别是在可编程性扩展方案上。本文将介绍几个备受关注的BTC扩展方案，包括Fractal Bitcoin、AVM、OP_NET、BRC100以及可编程符文等。

Fractal

Fractal是一个基于bitcoin core客户端软件虚拟化的可扩展框架。它通过递归创建树状结构,每一层区块链都能提高整个网络的性能。Fractal与比特币及其基础设施完全兼容,但激活了op_cat操作符,允许实现更多逻辑。

Fractal由某钱包团队开发,预计将于2024年9月上线主网。团队发布的代币经济学显示,50%由挖矿产出,15%用于生态系统,5%向早期投资者预售,顾问与核心贡献者占20%,10%用于建立合作关系与流动性。

架构设计

Fractal将bitcoin core客户端封装成可部署和运行的区块链软件包(BCSP),通过递归锚定在比特币主网上,独立运行一个或多个BCSP实例。简单来说,类似于一个计算机(BTC主网)上开了多个虚拟机实例(Fractal构建的BCSP实例),并且还可以递归下去。

Fractal对bitcoin core做了一些修改,区块确认时间缩短到30秒,区块大小增加到20MB,以保证足够的性能与较短的延迟。它还激活了op_cat操作符,为BTC上的扩容方案提供了更多可能性。

在资产跨链方面,由于不同实例运行在同一物理环境下,实例链之间可以通信,通过构造通用资产转移接口实现不同层间的资产无缝转移。比特币及BRC-20、Ordinals等资产可以通过非中心化桥接。

安全性保证

Fractal的安全性主要依赖其算力规模。它引入了联合挖矿机制,每三个区块中有一个通过与BTC矿工合并挖矿生成,以防止潜在的51%攻击。剩余两个区块由Fractal网络自身算力产出。这意味着BTC矿工的支持对Fractal的成功至关重要。

新创建的虚拟化实例链在启动阶段会经历一个脆弱期。操作员可以设置特定区块高度提供保护,直到实例达到安全状态。未来,大型矿工可以将资源分配到不同BCSP实例上,增强整个系统的鲁棒性。

AVM

AVM(Atomicals Virtual Machine)是某协议的BTC智能合约实现。它创建了一个模拟BTC脚本的虚拟机,开放了多个BTC原始操作码,让开发者通过比特币脚本组合实现智能合约,定义资产创建和转移规则。

AVM最大程度发挥了BTC原始操作码能力。它通过双堆栈PDA实现了图灵完备,运行在包含索引器、指令解析器、全局状态的沙盒中,从而实现智能合约处理与状态同步验证。

AVM的指令集包含完整的BTC操作码,开发者可以在主网上利用很多BTC未启用的功能进行编程。这让AVM看起来像是BTC生态扩展的原生先行网。

AVM是一套架构,任何BTC的元数据协议如BRC20、ARC20、Runes、CBRC都可以对其自定义。它几乎适用于任何元数据协议,只需对虚拟机下的索引器进行微调即可。

OP_NET

OP_NET致力于在比特币网络上引入类似以太坊的智能合约功能,但更符合比特币的特性。在OP_NET上交易只需使用原生比特币,无需其他代币支付节点激励或交易费用。

核心功能与特性

OP_NET保留了比特币的区块共识和数据可用性,通过执行虚拟机(OP_VM)在比特币区块上执行复杂计算。所有OP_NET交易都标记为"BSI"字符串,并在OP_VM中执行以更新合约状态。

OP_NET节点运行WASM虚拟机,支持多种编程语言。智能合约代码被压缩后写入BTC交易中,生成一个UTXO地址作为合约地址。

用户与OP_NET交互时,除BTC交易手续费外,还需支付至少330聪的额外费用。交易打包顺序会根据手续费排序,不完全依靠BTC区块打包顺序。

OP_NET提供了Proof of Authority系统,允许BTC封装为WBTC。它与SegWit和Taproot兼容,代币设计不绑定UTXO,避免了误发给矿工的风险。

生态项目

OP_NET生态涵盖了去中心化交易、借贷、市场做市、流动性提供、跨链桥等多个领域,包括Motoswap、Stash、Ordinal Novus、Ichigai、SatBot、KittySwap、Redacted、SLOHM Finance、BuyNet、SatsX等项目。

BRC100

BRC-100是基于Ordinals理论构建的去中心化计算协议,通过给brc20加入"销毁"、"铸造"等新操作,在索引器中记录不同地址持有的代币余额与状态,实现复杂的defi操作。

核心操作

BRC-100提供了mint2/mint3和burn2/burn3等操作,使代币可在UTXO模型和状态机模型间安全转换:

• mint2:生成新代币,增加系统流通量
• mint3:将应用中余额转为UTXO,不增加流通量
• burn2:销毁代币并更新应用状态,可在特定条件下重新生成
• burn3:将代币转为应用状态,不减少流通量

扩展和兼容性

BRC-100可通过扩展协议增强计算能力和状态转换。所有扩展协议相互兼容,支持跨链操作。主要扩展包括:

• BRC-101:去中心化链上治理协议
• BRC-102:自动化流动性协议,基于恒定乘积公式
• BRC-104:流动性质押/重质押池协议

生态项目

BRC-100生态中有三个主要项目:

1. inBRC:第一个BRC-100市场和索引器
2. 100Swap:基于BRC-102协议的比特币L1 AMM去中心化交易所
3. 100Layer:比特币L1上的流动性协议,基于BRC-104和BRC-106协议

可编程符文(Protorunes)

可编程符文是符文的扩展层,允许创建带有符文的可编程资产。其核心是在比特币区块链上利用数据,通过虚拟机或类似技术实现智能合约功能。

Proto-Runes Protocol

Proto-Runes Protocol是可编程符文的主要框架,通过管理和转移符文资产,可构建AMM、借贷协议或成熟的智能合约。它在比特币网络上实现了类似Uniswap的DEX,支持符文资产的原子交换和流动性池创建。

核心机制

• Protoburn:允许将符文销毁并转换为子协议专用形式
• Protomessage:在子协议中执行的操作指令
• 指针:指定Protostone的目标位置

运行机制

索引器先处理符文协议中的Runestone特性,然后按顺序处理子协议消息。协议禁止递归执行原型消息,每个消息只能执行一次。

最新进展

QUORUM•GENESIS•PROTORUNE作为第一个Protorune已成功完成Protoburn。它旨在作为Protorune标准的公开论坛,并可集成到协议中为项目代币提供治理功能。开发团队正在为其开发WASM索引器,实现比特币L1上的链上治理功能模型。