《比特币Layer：无需信任金融时代的挂毯》是一份关于整个比特币生态系统发展的研究报告。该报告由Spartan集团团队Kyle Ellicott和多位专家撰写，这些专家提供了反馈和见解，并慷慨地花时间审查了本文最终版本。本部分是该系列四篇文章中的第三篇。
2018年引入的“比特币Layers”概念代表了比特币发展的关键转变，解决了其可扩展性挑战。从历史上看，旨在增强比特币 L1 的各种努力都有一个共同的目标：促进链下交易以提高网络的可扩展性。这些努力都以 L1 提供的安全结算层为基础。比特币层已经成为一套解决方案，涵盖 L2、L3、数据和应用层等，从以太坊的分层架构中汲取见解。这些创新反映了网络对其固有局限性的适应性响应，展示了朝着更强大、更通用的区块链基础设施迈进的方法。
新涌现的比特币层引入了多种功能，改变了网络的能力。这些层提供：
智能合约可编程性：直接在比特币网络上实现复杂的金融和合约交易。
提高吞吐量速度：显著减少交易处理时间，某些层的速度可达到不到 30 秒。
BTC信任最小化地移动到 L2 ：促进 BTC 在各层之间安全高效的移动，为联邦方法的中心化问题提供解决方案。
降低成本：降低交易成本，使更广泛的用户群更容易进行比特币交易。
资产发行和Rollup：为资产创建和交易捆绑提供新途径以提高效率。
互操作性和隐私措施：增强网络与其他区块链系统交互的能力并保护用户隐私。
虚拟机 (VM) 和特定功能：支持各种应用程序，包括游戏、金融、媒体和去中心化科学 (DeSci)。
这些层战略性地建立在比特币的L1之上，利用L1作为基础平台，类似于BTC资产的“冷存储”。这种分层结构不仅允许跨不同层的无缝资产移动，还可以释放比特币8500亿美元的闲置资本。因此，利用这些层的应用程序受益于比特币著名的安全性和稳定性。
比特币各层图览（2024 年 3 月）
截至2023年第四季度，比特币层开发取得了重大进展，L2解决方案取得了显著进步。该生态系统已扩展到包括侧链、drivechain、合并挖矿链和PoS链。这一时期还标志着各种协议、代币标准、跨链桥、Rollup和其他创新解决方案的出现。
这些发展不仅是技术上的改进，也是技术上的进步。它们代表了比特币实用性的范式转变，为用户采用和应用程序部署开辟了新途径。这种分层方法强调了比特币的发展和适应能力，巩固了其在快速发展的数字世界中的地位。以下部分详细介绍了这些类别中的关键创新，说明了比特币分层生态系统的动态和前瞻性本质。
现有的主要比特币层由“四大”主导——Stacks 、Lightning、RSK和Liquid。这四个实体共同进行了大部分 L2 交易，塑造了比特币可扩展解决方案的格局。这些 L2 解决方案中的每一个都具有独特的特性和功能，为比特币生态系统的增长和可扩展性做出了独特的贡献。
比特币 L2 项目由普林斯顿计算机科学家 Ryan Shea 和 Muneeb Ali 于 2017 年启动，旨在为比特币提供智能合约。Stacks 网络的初始版本于 2021 年 1 月推出，允许智能合约和去中心化应用程序使用比特币作为安全的 L1。Stacks Bitcoin L2 凭借其传输证明 (PoX)共识机制激活了比特币经济，该机制与比特币工作量证明 (PoW)共识 并行运行并复用了其计算能力。
该网络通过“Stacking”进一步得到保护，其中 Stacks 代币持有者提交原生代币 STX （当前 Stacking 周期中的 2.5287 亿美元）来验证交易、保护 Stacks 网络并赚取 BTC 奖励。
Stacks 上的智能合约采用 Clarity 进行编码，Clarity 是一种人类可读的原生语言，可以响应比特币交易以及资产与 BTC 的原子交换。
STX 代币在 L2 上用作 Gas，是2019 年第一个符合 SEC 资格的代币发行，后来在 2021 年主网启动之前作为非证券向 SEC 进行了去中心化备案更新。
STX 是排名前 50 的项目，也是唯一一个具有原生代币的比特币 L2，在撰写本文时也列在 CoinMarketCap 的前 100 名中。在 2022 年Electric Capital 开发者报告中，该公司在整个行业的开发商活动中排名第 38 位，自 2015 年以来，每月活跃开发商数量不断增加，截至 2023 年 10 月，活跃开发商数量为 175 名。
Stacks 上的每月活跃开发人员。来源：Electric Capital
即将到来的催化剂：
Nakamoto网络升级（2024 年第二季度）将使 Stacks 在 L2 上实现快速且廉价的 BTC 传输，并具有 100% 的比特币安全性（抗重组）。此外，网络上的交易速度将从当前的映比特币的结算时间的 10-30 分钟以上缩短到约 5 秒，提高了 1,000 倍。截至 2023 年 12 月，升级开发中的两个主要里程碑已经实现，v0.1（称为“ Mockamoto ”）和Neon（v0.2）“受控”测试网，具有单个矿工、单个 Stacker 和 Stacker 签名。
sBTC是一种去中心化的 1:1 比特币支持资产，可以在比特币和 Stacks (L2) 之间部署和移动 BTC，并在交易中用作 Gas，而不需要额外的资产。sBTC 传输 100% 由比特币算力保证。要逆转交易，必须对比特币本身进行攻击。
sBTC 发布路线图。来源：sBTC
由此产生的 Stacks 层使比特币以去中心化的方式成为一种完全可编程的资产。如果成功的话，它将推动对 Stacks 和比特币的更多需求。这可以为比特币经济提供一个加速发展的环境，释放数千亿美元的被动比特币资本，并使比特币成为更安全的网络的支柱。
于 2018 年发布（白皮书于 2016 年），闪电网络支持比特币小额支付，可以在任何地方即时发送，几乎不需要任何成本。闪电网络强大的交易处理能力及其日益普及，凸显了其在增强比特币可扩展性和交易效率方面的作用。
该协议利用智能合约创建结合链上结算和链下流程的支付渠道。
当通道关闭时，交易将被合并并发送到比特币网络。闪电网络的原生资产是闪电比特币（BTC）。
2023 年 8 月，该网络正在处理约 660 万笔路由交易，即每天约 21.3 万笔，占网络公共容量的 52% 左右。与 2021 年 8 月 K33 估计的 50.3 万次闪电支付相比，这些近似数字增加了 1,212%。
此外，平均而言，闪电网络每天至少处理 47% 的比特币链上交易。
闪电网络正在增加比特币的每日交易量。来源：River
由 RSK Labs 于 2015 年创立，该网络通过其RSK 虚拟机 (RVM)将 EVM 兼容的智能合约引入比特币。借助 RVM，开发人员可以将以太坊合约移植到比特币之上。RSK 的原生资产是智能比特币 (RBTC)。RBTC 与 BTC 保持 1:1 的挂钩，但并非无需信任。由于其区块安全性基于“合并挖矿”，因此它继续依赖中心化托管人，这凸显了 L2 解决方案中安全性和去中心化之间的权衡。
由 Blockstream 于 2018 年发布，Liquid Network 侧链使用户能够在比特币上执行快速、安全和保密的交易。Liquid 独立于比特币运作，拥有自己的账本，并放弃利用比特币的 PoW 共识机制，转而采用由约 60 名成员组成的Liquid 联盟，他们作为新区块的创建者。Liquid 的原生资产是 Liquid 比特币（L-BTC），它是 BTC 的“包装”版本。Liquid Network 的这种独立运营展示了比特币 L2 生态系统内方法的多样性。
如今，虽然没有一个比特币 L2 持有超过 10,000 BTC 或拥有数百万的用户群，但指数增长的潜力仍然巨大，这凸显了这些解决方案在比特币未来可扩展性和功能中的关键作用。随着比特币 L2 技术的进步，他们已经开始开辟多种途径，以实现围绕 BTC 的快速实验，同时保持核心网络的稳定性。未来 L2 解决方案的成功取决于它们提供类似于 EVM 的完整执行环境、解决当前限制并培育更具包容性的开发环境的能力。
在追求解锁比特币层的可扩展性的过程中，出现了一个新问题：L2 不可能三角。重新审视区块链的不可能三角，并将其应用于比特币 L2，我们发现它仍然相同，但权衡略有不同。对于 L2 不可能三角，选择仅限于：
A. 成为开放网络或联盟。
B. 是否引入新的Token。
C. 拥有完整/全局虚拟机 (VM) 或拥有有限的链下合约。
业界已经见证了尝试将这个三角形变成正方形，以重新利用现有的比特币矿机来挖掘 L2。RSK（以前称为 Rootstock）和 Drivechains 就是这些尝试的例子。在这种方法中，对矿工的激励成为一个悬而未决的问题，类似于Gas费（特别是在早期）可能不足以处理激励问题。
Lightning 选择了 A 和 B，但没有完整 VM 的全局状态。
Stacks 使用新代币 (STX) 选择了 A 和 C。
Liquid 选择了 B 和 C，作为联盟运作。
开发人员之间的早期讨论围绕比特币（L1）的新操作码展开，理论上，这可能有助于消除今天的三角。新的操作码，如 op-snark-verify ，可用于比特币 (L1) 来验证 L2 的计算。然而，在比特币中实施软分叉或硬分叉所面临的历史挑战表明，这种解决方案在短期内可能不可行。
展望未来，比特币生态系统可能会扩展到当前少数的 L2 解决方案之外，还需要数百个解决方案来充分探索和开发网络的潜力。目前，开发人员正在考虑这些选择，以平衡 L2 困境中的权衡。利用开放网络的趋势正在兴起，任何人都可以挖掘并自由进入/退出，为智能合约提供完整的虚拟机（VM）环境，并将全局状态作为基本属性。这种方法反映了以太坊和 Solana 等其他区块链生态系统的成功结构，预计将塑造比特币 L2 进步的未来轨迹。
除了已建立的四大L2之外，快速实验仍在继续进行，涉及基础设施工具、标准和协议的众多项目。随着技术堆栈的形成，填补应用需求中现有的技术空白，这些创新正在积极引入新的分类定义。
Ark是2023 年 5 月推出的实验性L2协议。Ark 允许用户通过其始终在线、无需信任的中介方 Ark 服务提供商 (ASP) 为网络提供流动性，以低成本和匿名方式进行链下、可扩展的比特币支付。由于交易是在该协议上进行的，接收者可以在不获取流入流动性的情况下接收付款，同时以比闪电网络更低的成本保护接收者的隐私。
Babylon于Cosmoverse 2023 期间发布，Babylon 是一个PoS网络，由比特币和其他 PoS 网络之间的两个安全共享协议、比特币时间戳和无桥质押组成。
Botanix (Spiderchain L2) 是一种PoS比特币EVM ，它利用多重签名的分布式网络，促进与比特币的双向挂钩并增强其互操作性。
Interlay是比特币和多链生态系统之间的模块化可编程网络，作为 Polkadot 平行链运行。Interlay 创建了一个去中心化的比特币桥，可以铸造 iBTC 或“有价值的 BTC”，这是其多链 1:1 比特币支持的资产。
MintLayer是一个权PoS网络，旨在充当比特币的侧链，针对 DeFi 相关活动（包括原子交换）进行了优化。使用MintLayer，无需使用比特币或智能合约语言（即 Solidity 等）的包装版本来创建代币，因为网络是基于 UTXO 的，并且需要创建嵌入附加数据的交易。该网络的目标是使用可验证的随机函数每 120 秒生成一个区块，并在 1,000 个区块后最终确定。
Ordinals。创新的Ordinals理论框架于 2022 年 6 月发布，引发了一场以比特币为基础的文化革命。2023 年 12 月，Ordinals (Ord) 发布仅几个月后，开发人员就开始使用 Ordinals，它不需要单独的侧链、代币或比特币核心更新，并支持比特币铭文。铭文是不可篡改的比特币 NFT，包含永久记录在比特币上并可以转移或发送到比特币的原始文件数据（视频、音频、图像、可执行软件等）地址、钱包等
铭文数量。来源：Dune
随着新的实验、基础设施工具和标准的出现，Ordinals 的急剧增长只会呈指数级增长。自 2022 年 12 月 14 日首次铭刻以来的一年里，前 90 天内的铭刻总数超过 46 万，今年迄今已超过 4,620 万，在该期间产生了约 3,365 BTC（约 1.488 亿美元）的费用。
RGB网络（Really Good Bitcoin）是一种利用闪电网络的基于比特币的协议，而不是代币协议。
Threshold Network是 Keep 和 NyCypher 之间的一个以隐私为中心的融合网络，允许用户利用 Keep Network 通过链下容器和 NuCypher 的隐私工具来保护私有数据的能力，以进行秘钥管理和动态访问控制。Threshold 是 tBTC 比特币桥的创建者，这是比特币和以太坊之间的去中心化且无需许可的桥。
这些协议实验仅代表开发人员每周发布的一小部分。新协议和标准的不断引入表明比特币技术堆栈充满活力且不断发展。这些发展所产生的势头，特别是在 2024 年第二季度即将到来的比特币减半事件的背景下，表明比特币生态系统内进一步创新和采用的前景光明。
继几种新兴协议之后，社区也开始尝试新的代币标准，提供可以利用比特币独特架构的代币设计的早期预览。在其起步阶段，重要的是要强调那些已向开发人员介绍的内容，并注意其与以太坊生态系统中的同行的相似之处。
BRC-20是DOMO 创建的实验性代币标准，于 2023 年 3 月上旬发布，旨在创建比特币上的可替代代币。该标准利用Ordinals铭文和 JSON 数据，反映了以太坊的 ERC-20 标准，但专为功能有限的比特币生态系统量身定制。几个平台很快跟进，为实验性代币标准快速开发工具和启动板（ ALEX、 Bitget、 Leather、 OrdinalsBot、 UniSat Wallet、 Xv erse等）。值得注意的是，ORDI 代币是第一个根据该标准部署的代币，到 2023 年 5 月，其市值已超过 10 亿美元，在 CoinMarketCap 上排名第 52 位，在撰写本文时市值超过 13亿美元。
BRC-721E是一种实验性代币标准，类似于广泛采用的ERC-721 ，由 Bitcoin Miladys、Ordinals Market 和 Xverse 合作实现。在初始状态下，该实验标准允许用户将 NFT 从以太坊连接到比特币，记录了 NFT 的不太详细的版本，并带有返回原始以太坊版本和空投功能的链接。一旦 NFT 被桥接，它将自动出现在Ordinals 市场上。该实验为两个网络之间的跨链交互开辟了许多可能性。
ORC-20是一个实验性开放代币标准，旨在改进 BRC-20 实验，实现 BRC-20 之间的向后兼容性、灵活的命名空间以及引入 UTXO 以防止未来开发中的双重支出。
ORC-CASH是基于 Ordinals 协议的实验性代币标准，旨在最适合 UTXO 安全模型，并作为 ORC-20 标准的简化版本。
RUNES是 Ordinals 创建者 Casey Rodarmor 于 2023 年 9 月提出的实验性同质化代币协议，作为 BRC-20 标准的替代方案。Runes 不打算依赖链下数据或要求原生代币，而是通过 UTXO 持有余额，并使用特定的脚本条件来识别交易。
SRC-20是Mike In Space创建的代币标准，被称为Bitcoin Stamps（Bitcoin Secure Tradeable Art Maintenanceed Securely），它是直接存储在比特币区块链上的数字工件，无法被修剪，因为它们存在于UTXO集中（未发送的交易） 。
STX-20是于 2023 年 12 月发布的实验性铭文协议标准，用于通过在 STX 代币传输的元数据中嵌入协议信息（仅限 34 个符号限制）来在 Stacks 区块链上创建和共享数字工件。STX-20 的发布导致Stacks 网络上出现最大的区块之一，交易量超过 10,000 笔。
除了扩展之外，开发人员还为将Rollup引入比特币并增加重要的安全层做出了巨大的努力。在早期开发阶段，该类别中的一些著名实验包括Urbit、Rollkit、ZeroSync、Alpen Labs、Bison Labs、Chainway、Kasar Labs等等。
生态系统中的其他实验包括专门设计的协议等，例如 1btc、BNSx 和 Rooch Network，以及新出现的分类定义，例如Drivechains、Spiderchains、Federated Chains、Spacechains和Softchains，每个见证项目的开发目的都是为了为广泛的技术堆栈做出贡献。
这些创新增强了网络的内在价值，并将比特币定位为一个更加通用和安全的平台。它们对于扩展网络和提高其支持各种应用程序的能力至关重要。随着这些技术的不断发展，它们预计将极大地提高网络处理不断增加的交易量和多样化应用程序的能力，同时保持隐私和安全的基本原则。最终目标是创建足够流畅的用户体验，而无需担心支持基础设施。
以 Layer 2 解决方案和隐私增强技术的进步为标志的比特币层正在塑造一个无需信任的金融生态系统。这些发展代表了比特币功能和对金融领域潜在影响的重大转变。凭借其增强的隐私性、安全性和可扩展性，比特币有望支持从传统交易到创新的 DeFi 解决方案等广泛的金融应用。这一转变凸显了比特币的作用日益增强，它不仅是一种资产，而且是更安全、更高效和更具包容性的金融格局的基础要素。随着这些技术的普及，比特币对去信任金融体系的贡献变得越来越重要，巩固了其作为未来金融关键支柱的地位。
自我们最初的报告以来，比特币生态系统已经取得了显着的发展。值得注意的是，比特币的价值自 2021 年 11 月以来首次飙升至 6.3 万美元以上，标志着市场大幅反弹。与此同时，比特币L2的版图正在迅速扩大，DWF的跟踪器突显了这一点，该跟踪器现在列出了28个新的比特币L2项目。我们如何准确评估这些 L2 的潜力？
《Bitcoin Magazine》制定了一项编辑政策，根据三个标准来定义真正的比特币 L2：使用比特币作为原生资产、使用比特币进行交易结算执行以及对比特币的功能依赖，这引发了讨论。
这个定义将许多新兴平台，特别是那些使用自己的代币进行去中心化扩展的平台，归类为“元协议”或“寄生链”，而不是真正的 L2 解决方案。
尽管有这些分类，更广泛的目标仍然是增强整个生态系统。引起我们兴趣的显著创新包括：
Merlin Chain：由BRC-4 20和Bitmap背后的团队牵头，这个以资产为中心的 L2 旨在将著名的 L1 资产及其用户群与 L2 联系起来，截至 2 月底，锁定总价值 (TVL) 已超过 20 亿美元。
B-squared Network：该平台引入了模块化方法，将 zk-rollup 作为执行层与 B² Hub 相结合，将去中心化存储与比特币网络集成，从而形成包含共识、数据可用性和结算层的综合生态系统。
BounceBit：这是一个比特币再抵押链，用户可以在利用 LSD 进行 BTC 抵押和链上农业的同时赚取原始 CeFi 收益，基本上是对比特币进行“再抵押”。随着融资成功，本月 TVL 也飙升至 5 亿美元以上。
BOB：该项目利用以太坊虚拟机（EVM）来创建和执行智能合约。
BEVM：通过比特币轻节点和Taproot门槛合约的POS共识相结合，实现比特币和BEVM之间的去中心化交互。
Citrea：这是比特币上的 zkEVM，其中的证明被刻在比特币中并通过 BitVM 进行乐观验证。
值得注意的是，新的比特币L2的兴起，主要由中国团队推动，并得到大型华语社区的支持，带来大量TVL ，这表明比特币生态系统正在向东方发生重大转变。
这些项目成功地改善了比特币的跨链功能，利用他们之前的构建经验实现了大幅增长。然而，这种激增也引发了人们对 L2 解决方案中流动性分散的可能性的担忧，正如以太坊所看到的那样。
相反，有机会扩大比特币资产的使用范围，并让更多的比特币用户参与这些新平台。尽管其中许多产品有相似之处，但比特币 L2 的未来仍然不确定且充满活力，有待进一步发展。
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