UTXO：比特币生态的新期待

摘要

比特币的UTXO模型与以太坊的智能合约能力有很大不同。近期Ordinals协议等创新为基于UTXO构建应用提供了新的可能性。这种基于UTXO的应用能共享比特币主链的安全性,有望催生不同于以太坊L2的生态模式,引发了市场的期待。

相比以太坊,UTXO是比特币最具特色的数据模型,因此比特币Layer2生态可能呈现不同的发展路径。近年来以太坊L2快速发展,生态繁荣使链上费用得到控制。而比特币网络生态仍处于初级阶段,最近铭文、符文等Ordinals应用的兴起为挖掘UTXO潜力奠定了基础。

Taproot升级进一步提升了比特币生态的发展潜力。这是比特币自SegWit以来最重要的升级,旨在提高网络隐私性和效率。Taproot允许聚合验证复杂签名,提高了性能、降低了费用,为比特币交易提供了新的执行方式,大大提高了可扩展性。

Nervos CKB的Cell模型类似于更智能的UTXO。如果说比特币UTXO是装纸质账本的盒子,那Cell就是将盒子里的账本换成了Excel电子文档。Cell继承了UTXO的简单性和一致性,同时拓展了数据类型,增强了智能合约能力。

UTXO的独特性是否会催生不一样的生态世界?铭文、符文对UTXO的深度挖掘,使得基于UTXO的资产部署成为可能。Nervos CKB对UTXO的升级,进一步解放了计算能力。这些预示了UTXO不一样的应用潜力,成为行业新的期待。比特币生态的创新一开始就获得了市场热度,但仍需时间来开发应用、丰富生态。我们期待UTXO能激发出令人惊艳的新生态范式。

1. 核心观点

比特币UTXO本身不具备智能合约能力,目前比特币还未产生类似以太坊那样丰富的生态。随着Ordinals协议、Nervos CKB等对UTXO潜力的挖掘,产生了铭文、符文等新的应用模式,逐渐成为行业关注焦点。基于UTXO构建的应用能共享主链安全性,有望形成不同于以太坊L2的生态模式,引发市场期待。

本文分析了几种典型的UTXO应用模式,并对比特币生态发展进行了展望。

2. UTXO的春天,BTC Layer2生态有望进一步发展

2.1 基于UTXO的BTC Layer2可能催生新的生态模式

区块链需要分散节点达成共识,这必然带来效率下降。相比中心化节点,区块链在处理任务时自然较慢,这是安全、可扩展性、去中心化不可同时最优的"不可能三角"问题。从提升可扩展性角度,二层网络(Layer2)是一种广泛采用的方案。近年来以太坊L2快速发展,生态繁荣使链上费用得到控制。而比特币网络生态仍处于初级阶段,最近铭文、符文等应用带来的链上交易活跃,使比特币网络费用迅速攀升。

UTXO机制使得比特币的每一聪都是"非同质化"的,有望催生不同于以太坊的生态模式。比特币没有账户概念,交易创建的输出其实是一个脚本,而非简单的公钥地址。可以理解为,Bob给Alice支付1.5个BTC时,Bob创建的输出脚本包含Alice的公钥哈希。整个脚本的含义是,谁能提供一个签名让包含Alice公钥的脚本运行,谁就能花费这笔1.5个BTC。显然,只有Alice的私钥才能创建有效签名,确保他人无法冒充Alice花费这笔输出。也就是说,UTXO中的BTC不是以余额方式记录在账户里,而是由发起者通过脚本为这些BTC创建了一个锁,只有所有者才有钥匙。某笔转账的输入和输出可能由多个历史UTXO组合而成,类似不同面值纸币的拼凑。这样做的好处之一是,所有转账交易都站在BTC流转角度,不同UTXO之间可以并行交易,因为UTXO之间是严格区分的。可以理解为:UTXO机制完整记录了BTC所有部分(最小单位是"聪")的流转历程,仿佛每一聪都是一枚硬币,每次流转都获得一个签章记录轮转历程。相较于以太坊,UTXO是比特币最具特色的数据模型,因此比特币L2有望呈现不同于以太坊的生态模式。

Taproot升级进一步提升了比特币生态的发展潜力。这是比特币自SegWit以来最重要的升级,旨在提高网络隐私性和效率。Taproot最显著的变化是允许将多个复杂签名(如多重签名钱包)聚合验证,而非单独验证。通过聚合签名,网络性能更快、费用更低,且节省区块空间。Taproot增强了用户隐私性和灵活性,为比特币交易提供了新的执行方式,大大提高了可扩展性。

Ordinals协议催生了铭文、符文等应用,进一步推动比特币生态发展。截至5月6日,以太坊生态TVL超过960亿美元,比特币生态在过去一年快速发展,TVL已达12亿美元。显然,相较于以太坊,比特币生态发展仍处于初期。

2.2 Ordinals协议进一步挖掘UTXO新可能

参考以太坊Layer2的发展,比特币L2也有不同技术路线,如状态通道(闪电网络等)、侧链、Rollup等。这些路线多是将智能合约扩展能力更多依靠L2实现,通过跨链桥实现比特币主链与L2的资产跨接,可视为侧链的一类。侧链的核心问题是与主链实现共识、共享安全等,而对接比特币主链UTXO是绕不开的环节。近期兴起的铭文、符文等Ordinals应用,为基于UTXO构建应用提供了新的可能性。基于UTXO构建的应用能共享主链安全性,这种模式引发市场期待,有望形成不同于以太坊L2的生态模式。

UTXO模型下,每一聪BTC的流转都可追溯、非同质化(或许是最早的NFT),这为开发Ordinals协议和BRC-20生态奠定了基础。2022年12月,比特币开发者Casey Rodarmor发布了在Bitcoin Core全节点上运行的开源软件ORD。简言之,该软件允许用户在比特币区块链上输入任何信息(如文本或图像),然后将这些信息与特定聪绑定,最终得到带有某种信息的聪,即所谓的比特币NFT。具体而言,Ordinals协议分为两部分:Ordinals(序数)和Inscription(铭文)。Ordinals本质上是为比特币最小单位聪(1 BTC = 100000000 sats)编号的方案,允许跟踪和转移个别聪。聪按挖矿顺序编号,并按先进先出顺序从交易输入转移到输出。当每个聪被编号后,可将内容写入交易的"见证隔离区",这段内容将赋予该笔交易输出的第一个聪。这个写入过程称为inscribe(铭刻),写入的内容就是Inscription(铭文)。铭文可以是图片、文字、音视频,甚至代码,只要大小不超过比特币区块上限4MB就可以铭刻。因此Inscription在表现形式上类似NFT,而Ordinals是一个能让人在比特币网络上铸造类似以太坊NFT的协议。

Ordinals协议不仅可用于发行NFT,当铭文按JSON数据格式附加时,还可用于发行通证。这进一步挖掘了UTXO的潜力,催生了BRC-20等新资产协议,推动铭文、符文等应用发展。BRC-20出现后,相关交易在比特币链上占据一定比例,显示了独特比特币Layer2生态的发展潜力。

3.UTXO该产生怎样的生态应用

3.1. Ordinals协议催生铭文、符文生态

BRC-20源于一个社区实验,是比特币生态的一次尝试。2023年3月9日,推特用户domodata在gitbook上发布了"有趣且具有实验性的标准"BRC-20,基于Ordinals协议创建,可将铭文设置为JSON数据格式来部署、铸造和转移通证。简言之,damodata认为Ordinals协议不仅可用于发行NFT,当铭文按JSON数据格式附加时,也可用于发行通证。BRC-20通证可理解为变异的Ordinals NFT,NFT铭文刻录的是图片,而BRC-20铭文是统一的JSON格式文本数据。BRC-20主要为比特币网络发行同质化通证提供了3个标准:部署(deploy)、铸造(Mint)和转移(Transfer),开发者按此标准执行即可完成BRC-20通证的创建和发行。domodata在gitbook主页中给出了部署、铸造和转移的示例。

BRC-20标准推动铭文迅速发展,这是基于比特币UTXO的一次有趣尝试,受到社区和用户追捧。

基于BRC-20的铭文是对比特币UTXO潜力的一次挖掘,聚焦NFT资产,同质化代币(FT)资产协议自然成为新方向。2024年4月20日8:09,BTC于区块高度840000完成第四次减半,每区块挖矿奖励由6.25 BTC减半至3.125 BTC。同时,比特币符文(Runes)在840000区块高度正式上线。符文是在铭文基础上改进,更灵活地在比特币UTXO内直接部署资产,即在比特币网络上基于UTXO发行同质化代币,形象地说,类似刻蚀技术,如中文"符文"所表达的那样。符文协议部署的代币资产直观地记录信息到比特币链上:写入比特币UTXO的OP-RETURN字段内。

符文上线即带动比特币链上费用快速增长。自4月20日8:09上线以来,当天因符文活动产生的比特币链上费用占比为57.7%,此前链上费用主要来自传统比特币转账。就840000这一区块而言,产生的费用为37.626BTC,超过挖矿激励(3.125BTC)的10倍,深受市场追捧。

符文显然更进一步,在设计、发行和兼容性等方面有显著改进,为兼容同质化代币、对接网桥、DeFi应用程序做足了准备。

3.2 UTXO的进化:Nervos(CKB)细胞模型

比特币没有常见的账户余额模型,而是采用UTXO(Unspent Transaction Output,未经花费输出)表达比特币交易流转。例如,用户收到100个BTC,就形成了100BTC的UTXO,相当于把这100BTC装入一个盒子,并加上只能用用户私钥解开的锁。实际上这100BTC可能由几个带锁的UTXO盒子组合而成(如4个25BTC的UTXO盒子或其他组合),每次操作结果就形成了一个未经花费的输出(UTXO);而非像账户余额模型那样只更新余额状态。但比特币UTXO只能存储其"含有"的比特币价值,不能存储更多数据,也不具备更多扩展性。

Nervos CKB继承了比特币UTXO架构并创建了Cell Model(细胞模型),这是一种作为状态存储的通用UTXO模型,保持了UTXO的简单性和一致性。在CKB中,所有状态都存储在Cell中,计算在链下完成,由节点进行交易验证、上链。Cell代表Nervos中的基本数据存储单元,与比特币UTXO不同,它可以包含各种数据类型,如CKByte、Token、JavaScript代码或JSON字符串等序列化数据,这种更丰富的数据类型拓展了Cell的能力,使UTXO得到了扩展,如实现智能合约(甚至定制化智能合约,例如发行NFT代币、限制代币供应以及制定满