UTXO：比特幣生態的新期待

摘要

比特幣的UTXO模型與以太坊的智能合約能力有很大不同。近期Ordinals協議等創新爲基於UTXO構建應用提供了新的可能性。這種基於UTXO的應用能共享比特幣主鏈的安全性,有望催生不同於以太坊L2的生態模式,引發了市場的期待。

相比以太坊,UTXO是比特幣最具特色的數據模型,因此比特幣Layer2生態可能呈現不同的發展路徑。近年來以太坊L2快速發展,生態繁榮使鏈上費用得到控制。而比特幣網路生態仍處於初級階段,最近銘文、符文等Ordinals應用的興起爲挖掘UTXO潛力奠定了基礎。

Taproot升級進一步提升了比特幣生態的發展潛力。這是比特幣自SegWit以來最重要的升級,旨在提高網路隱私性和效率。Taproot允許聚合驗證復雜籤名,提高了性能、降低了費用,爲比特幣交易提供了新的執行方式,大大提高了可擴展性。

Nervos CKB的Cell模型類似於更智能的UTXO。如果說比特幣UTXO是裝紙質帳本的盒子,那Cell就是將盒子裏的帳本換成了Excel電子文檔。Cell繼承了UTXO的簡單性和一致性,同時拓展了數據類型,增強了智能合約能力。

UTXO的獨特性是否會催生不一樣的生態世界?銘文、符文對UTXO的深度挖掘,使得基於UTXO的資產部署成爲可能。Nervos CKB對UTXO的升級,進一步解放了計算能力。這些預示了UTXO不一樣的應用潛力,成爲行業新的期待。比特幣生態的創新一開始就獲得了市場熱度,但仍需時間來開發應用、豐富生態。我們期待UTXO能激發出令人驚豔的新生態範式。

1. 核心觀點

比特幣UTXO本身不具備智能合約能力,目前比特幣還未產生類似以太坊那樣豐富的生態。隨着Ordinals協議、Nervos CKB等對UTXO潛力的挖掘,產生了銘文、符文等新的應用模式,逐漸成爲行業關注焦點。基於UTXO構建的應用能共享主鏈安全性,有望形成不同於以太坊L2的生態模式,引發市場期待。

本文分析了幾種典型的UTXO應用模式,並對比特幣生態發展進行了展望。

2. UTXO的春天,BTC Layer2生態有望進一步發展

2.1 基於UTXO的BTC Layer2可能催生新的生態模式

區塊鏈需要分散節點達成共識,這必然帶來效率下降。相比中心化節點,區塊鏈在處理任務時自然較慢,這是安全、可擴展性、去中心化不可同時最優的"不可能三角"問題。從提升可擴展性角度,二層網路(Layer2)是一種廣泛採用的方案。近年來以太坊L2快速發展,生態繁榮使鏈上費用得到控制。而比特幣網路生態仍處於初級階段,最近銘文、符文等應用帶來的鏈上交易活躍,使比特幣網絡費用迅速攀升。

UTXO機制使得比特幣的每一聰都是"非同質化"的,有望催生不同於以太坊的生態模式。比特幣沒有帳戶概念,交易創建的輸出其實是一個腳本,而非簡單的公鑰地址。可以理解爲,Bob給Alice支付1.5個BTC時,Bob創建的輸出腳本包含Alice的公鑰哈希。整個腳本的含義是,誰能提供一個籤名讓包含Alice公鑰的腳本運行,誰就能花費這筆1.5個BTC。顯然,只有Alice的私鑰才能創建有效籤名,確保他人無法冒充Alice花費這筆輸出。也就是說,UTXO中的BTC不是以餘額方式記錄在帳戶裏,而是由發起者通過腳本爲這些BTC創建了一個鎖,只有所有者才有鑰匙。某筆轉帳的輸入和輸出可能由多個歷史UTXO組合而成,類似不同面值紙幣的拼湊。這樣做的好處之一是,所有轉帳交易都站在BTC流轉角度,不同UTXO之間可以並行交易,因爲UTXO之間是嚴格區分的。可以理解爲:UTXO機制完整記錄了BTC所有部分(最小單位是"聰")的流轉歷程,仿佛每一聰都是一枚硬幣,每次流轉都獲得一個籤章記錄輪轉歷程。相較於以太坊,UTXO是比特幣最具特色的數據模型,因此比特幣L2有望呈現不同於以太坊的生態模式。

Taproot升級進一步提升了比特幣生態的發展潛力。這是比特幣自SegWit以來最重要的升級,旨在提高網路隱私性和效率。Taproot最顯著的變化是允許將多個復雜籤名(如多重籤名錢包)聚合驗證,而非單獨驗證。通過聚合籤名,網路性能更快、費用更低,且節省區塊空間。Taproot增強了用戶隱私性和靈活性,爲比特幣交易提供了新的執行方式,大大提高了可擴展性。

Ordinals協議催生了銘文、符文等應用,進一步推動比特幣生態發展。截至5月6日,以太坊生態TVL超過960億美元,比特幣生態在過去一年快速發展,TVL已達12億美元。顯然,相較於以太坊,比特幣生態發展仍處於初期。

2.2 Ordinals協議進一步挖掘UTXO新可能

參考以太坊Layer2的發展,比特幣L2也有不同技術路線,如狀態通道(閃電網絡等)、側鏈、Rollup等。這些路線多是將智能合約擴展能力更多依靠L2實現,通過跨鏈橋實現比特幣主鏈與L2的資產跨接,可視爲側鏈的一類。側鏈的核心問題是與主鏈實現共識、共享安全等,而對接比特幣主鏈UTXO是繞不開的環節。近期興起的銘文、符文等Ordinals應用,爲基於UTXO構建應用提供了新的可能性。基於UTXO構建的應用能共享主鏈安全性,這種模式引發市場期待,有望形成不同於以太坊L2的生態模式。

UTXO模型下,每一聰BTC的流轉都可追溯、非同質化(或許是最早的NFT),這爲開發Ordinals協議和BRC-20生態奠定了基礎。2022年12月,比特幣開發者Casey Rodarmor發布了在Bitcoin Core全節點上運行的開源軟件ORD。簡言之,該軟件允許用戶在比特幣區塊鏈上輸入任何信息(如文本或圖像),然後將這些信息與特定聰綁定,最終得到帶有某種信息的聰,即所謂的比特幣NFT。具體而言,Ordinals協議分爲兩部分:Ordinals(序數)和Inscription(銘文)。Ordinals本質上是爲比特幣最小單位聰(1 BTC = 100000000 sats)編號的方案,允許跟蹤和轉移個別聰。聰按挖礦順序編號,並按先進先出順序從交易輸入轉移到輸出。當每個聰被編號後,可將內容寫入交易的"見證隔離區",這段內容將賦予該筆交易輸出的第一個聰。這個寫入過程稱爲inscribe(銘刻),寫入的內容就是Inscription(銘文)。銘文可以是圖片、文字、音視頻,甚至代碼,只要大小不超過比特幣區塊上限4MB就可以銘刻。因此Inscription在表現形式上類似NFT,而Ordinals是一個能讓人在比特幣網路上鑄造類似以太坊NFT的協議。

Ordinals協議不僅可用於發行NFT,當銘文按JSON數據格式附加時,還可用於發行通證。這進一步挖掘了UTXO的潛力,催生了BRC-20等新資產協議,推動銘文、符文等應用發展。BRC-20出現後,相關交易在比特幣鏈上佔據一定比例,顯示了獨特比特幣Layer2生態的發展潛力。

3.UTXO該產生怎樣的生態應用

3.1. Ordinals協議催生銘文、符文生態

BRC-20源於一個社區實驗,是比特幣生態的一次嘗試。2023年3月9日,推特用戶domodata在gitbook上發布了"有趣且具有實驗性的標準"BRC-20,基於Ordinals協議創建,可將銘文設置爲JSON數據格式來部署、鑄造和轉移通證。簡言之,damodata認爲Ordinals協議不僅可用於發行NFT,當銘文按JSON數據格式附加時,也可用於發行通證。BRC-20通證可理解爲變異的Ordinals NFT,NFT銘文刻錄的是圖片,而BRC-20銘文是統一的JSON格式文本數據。BRC-20主要爲比特幣網路發行同質化通證提供了3個標準:部署(deploy)、鑄造(Mint)和轉移(Transfer),開發者按此標準執行即可完成BRC-20通證的創建和發行。domodata在gitbook主頁中給出了部署、鑄造和轉移的示例。

BRC-20標準推動銘文迅速發展,這是基於比特幣UTXO的一次有趣嘗試,受到社區和用戶追捧。

基於BRC-20的銘文是對比特幣UTXO潛力的一次挖掘,聚焦NFT資產,同質化代幣(FT)資產協議自然成爲新方向。2024年4月20日8:09,BTC於區塊高度840000完成第四次減半,每區塊挖礦獎勵由6.25 BTC減半至3.125 BTC。同時,比特幣符文(Runes)在840000區塊高度正式上線。符文是在銘文基礎上改進,更靈活地在比特幣UTXO內直接部署資產,即在比特幣網路上基於UTXO發行同質化代幣,形象地說,類似刻蝕技術,如中文"符文"所表達的那樣。符文協議部署的代幣資產直觀地記錄信息到比特幣鏈上:寫入比特幣UTXO的OP-RETURN字段內。

符文上線即帶動比特幣鏈上費用快速增長。自4月20日8:09上線以來,當天因符文活動產生的比特幣鏈上費用佔比爲57.7%,此前鏈上費用主要來自傳統比特幣轉帳。就840000這一區塊而言,產生的費用爲37.626BTC,超過挖礦激勵(3.125BTC)的10倍,深受市場追捧。

符文顯然更進一步,在設計、發行和兼容性等方面有顯著改進,爲兼容同質化代幣、對接網橋、DeFi應用程序做足了準備。

3.2 UTXO的進化:Nervos(CKB)細胞模型

比特幣沒有常見的帳戶餘額模型,而是採用UTXO(Unspent Transaction Output,未經花費輸出)表達比特幣交易流轉。例如,用戶收到100個BTC,就形成了100BTC的UTXO,相當於把這100BTC裝入一個盒子,並加上只能用用戶私鑰解開的鎖。實際上這100BTC可能由幾個帶鎖的UTXO盒子組合而成(如4個25BTC的UTXO盒子或其他組合),每次操作結果就形成了一個未經花費的輸出(UTXO);而非像帳戶餘額模型那樣只更新餘額狀態。但比特幣UTXO只能存儲其"含有"的比特幣價值,不能存儲更多數據,也不具備更多擴展性。

Nervos CKB繼承了比特幣UTXO架構並創建了Cell Model(細胞模型),這是一種作爲狀態存儲的通用UTXO模型,保持了UTXO的簡單性和一致性。在CKB中,所有狀態都存儲在Cell中,計算在鏈下完成,由節點進行交易驗證、上鏈。Cell代表Nervos中的基本數據存儲單元,與比特幣UTXO不同,它可以包含各種數據類型,如CKByte、Token、JavaScript代碼或JSON字符串等序列化數據,這種更豐富的數據類型拓展了Cell的能力,使UTXO得到了擴展,如實現智能合約(甚至定制化智能合約,例如發行NFT代幣、限制代幣供應以及制定滿