《比特币生态层：拉开无需信任的金融时代帷幔》是一份关于比特币生态系统各方面发展的研究报告。本报告由Spartan Group团队、Kyle Ellicott以及多位提供反馈和见解并慷慨花费时间对本文的最终版本进行审阅的专家们共同撰写。这份报告于2023年12月起草，其中的数据截至行文时为准。此篇为全系列四篇文章中的第二篇。第一篇请移步《比特币生态层：拉开无需信任的金融时代帷幔（一）》
持续演变的比特币论题
比特币自2009年1月诞生以来，其角色和潜力都已历经了重大演变。最初，许多人将比特币视为一种对冲通货膨胀的工具、一种价值储存（SoV）手段，以及一种能使金融系统实现民主化的希冀。直到近期，比特币问世的第十五个年头，比特币的网络作用才重新受到关注——即塑造出未来的去中心化应用程序的平台（dApps）。这种演变在这个阶段显得尤为引人注目，主要原因包括：以太坊在应用程序方面取得了有目共睹的成就，比特币作为一种资产相对以太坊的主导地位一直未曾减弱，而在日益增强，这无疑影响了人们对比特币网络的期待。受之启发，开发者们陆续在比特币核心网络（Layer-1 或L1）之上引入了众多的基础设施“层”。这些比特币生态层充分利用了比特币的稳定性和安全性，同时在不改变L1的基础上，通过提高扩容性和可编程性，旨在释放超过8500亿美元且不断增长的、尚未产生收益的资产。如今，我们都是比特币生态层重大进展的见证者和参与者，期待这些生态层能够作用于BTC资产，完全继承比特币的重组安全性和终局性，同时克服其在可编程性和性能上的局限。展望未来，这些独特的、附加于比特币生态系统的基础设施层将成为许多应用程序创业者依仗的基石。
尽管已经取得了以上相关进展，但许多必要的基础设施仍处于开发和试验阶段。值得注意的是，比特币生态正在经历的这段旅程并非没有先例。2017年，早期的NFT和代币项目涌入以太坊网络，导致交易速度放缓和交易费用大幅上涨，这一现象竟激发了开发者社区想要构建更强大基础设施的雄心，即便其努力只能使以太坊网络支持海量潜在应用需求的一小部分，开发者也希望能够为网络提供所必需的扩容性和灵活性。当时，以太坊社区讨论并试验了多种方法，并最终决定采用分层方法来提高其性能和扩容性，以致今天我们所看到的以太坊二层（Layer-2或L2）被广泛使用和接纳，其链上锁定资产量（TVL）也已高达数十亿美元。因此，以太坊在扩容、生态增长、去中心化应用及其底层网络方面的经验都能为比特币所借鉴。
与以太坊2017年的关键时刻类似的是，2023年铭文（Ordinals）的引入成为“在比特币生态上建造”的重大文化转折点。这种转变引发了一次开发者革新，即在比特币L1之上的基础设施和扩展层进行开发。我们现在不仅看到新的协议和代币标准（比如BRC-20等）的产生，也看到了新的比特币L2的发展，它们开始释放比特币经济的潜力、让我们能够提前窥见价值超过8500亿美元的休眠资本或将被解锁，而这些资本依托于迄今为止业界最稳定、经历了最多考验的技术。因此，比特币论题正在被重新定义：比特币不再仅仅是作为价值储备或一种资产，比特币正在实现其不断扩展的经济体中的基础设施的意义。
类比以太坊的增长轨迹，比特币生态系统很可能会经历用户采用的激增过程，这一增长由能够启动增长飞轮的病毒式用例所驱动。这将进而吸引更多的开发者，并增加生态系统应用的TVL。考虑到比特币的市值大约为8500亿美元，约为以太坊2700亿美元市值的3.15倍，而相比之下，当前比特币应用TVL仅为3.2亿美元，以太坊应用TVL为760亿美元。换言之，这些数据表明为达到与以太坊在应用层面相似的成熟度，比特币生态系统或存在一个潜在的740倍增长机会。除此之外，我们还需要考虑到，一旦生态系统获得驱动力，还会有可能的额外流动性涌入。
比特币智能合约的巨大市场潜力
“网络”与“资产”之争
为了深入理解不断演化的新叙事，我们需要区分比特币数字资产（BTC）和比特币网络（即比特币核心、比特币L1、比特币区块链）这两个概念。许多人对“比特币”一词的含义感到困惑，因为它既可以指网络也可以指代币。这两者虽然有着密切的联系但实则截然不同。为了避免混淆，本报告在提到网络时使用“比特币”，而在谈及代币或数字资产时则使用“BTC”。
比特币网络（Bitcoin the Network）著名的白皮书（比特币：一种点对点电子现金系统，中本聪）于2008年10月31日问世，向世人引入了一种点对点电子现金系统，不久之后，比特币网络便上线运行。其创世区块于2009年1月3日被挖出。自发布以来，该网络维持稳定运行，而其他网络却经历过宕机、被攻击等各种问题，这证明了比特币作为终极L1网络的可行性。比特币展示了其能够在无中心化中介的情况下提供信任，并作为交易、资产和未来应用的终极去中心化结算层的能力。然而，由于比特币缺乏灵活的可编程性，以及无法从外部无需信任地写入网络，因此在比特币上开发除了BTC资产本身之外的应用程序一直颇具困难。相比于以太坊，比特币有一个重要的不同之处在于它并不原生支持智能合约，如不采用智能合约，一切基于比特币网络的开发需要开发更多的工具来完成类似智能合约的功能。而智能合约是使去中心化应用程序能够使用BTC作为资产或在比特币 L1上结算交易的关键功能。
BTC（数字资产）从传统意义上而言，一直被视作一种价值存储手段，以及在动荡的全球金融市场中充当着一种对抗通胀的避险工具。BTC的问世首次向世界提供了一种数字化、无需许可、抗审查且稀缺的全球资产。自始至终BTC顶级加密资产地位从未被摇撼，其市值目前已超过8500亿美元，而2021年11月该峰值甚至达到1.25万亿美元之高。然而，即便在十多年后的今天，普罗大众仍然只把BTC作为价值存储手段的功能视为其主要价值。除非BTC迎来进一步的演化与革新，否则我们将很难看到BTC获得更多的实用性，大众对其价值的判定也很难逾越当前认知。
而比特币生态层就为这一问题提供了解决方案。BTC资产是比特币L1的初始用例。如果比特币生态层，例如比特币L2能够运行可以使用BTC作为资产的智能合约，那么比特币 L1就能保留其关键优势（如安全性、耐久性和去中心化）的同时，还能允许在其他比特币生态层上进行无限次实验。应用程序可以使用BTC作为其资产，在L2轨道上运行，并在L1上结算交易。这些L2轨道能够提供更快速和更具可扩展性的交易的同时，还将逐渐从L1继承安全性。这使得“在比特币上建设”（Building on Bitcoin）成为可能，并重新定义了比特币论题，使其成为真正的资产和不断壮大的比特币经济的基础设施。
在比特币生态进行建设
在过去几年中，市场已经证明“在比特币区块链上进行建设”能够带来独特的机遇与挑战。与其他区块链不同，比特币被创建的初衷是被视作一种资产或“货币”，而并非作为一种应用平台。其他区块链则明确地以应用平台的定位进入大家的视野。为何比特币相比于其他生态系统走向成熟的进程较为迟缓，为了更直观的理解这一问题，回顾其起始时期的状况显得尤为重要：
比特币网络对所有人开放，不论其背景或技术知识如何。比特币代码开源，可以被复制和修改。这种开放性培养了一种鼓励实验的文化，没有任何单一的团体或个人能够对区块链的发展方向产生决定性影响。
比特币网络的互操作性是有限的，这一特性导致其独特的派生产物的产生。比特币的派生网络是完全独立的，拥有自己的资产，并且与原始比特币网络不具备“向后兼容性”。因此，在当前状态下，BTC资产被限制在比特币网络中，不能被直接移除或转移至其他区块链网络。
缺乏可编程性会对建设造成重大障碍。由于比特币不支持智能合约，所以不具备灵活的编程功能，这对其作为应用程序开发平台的使用产生了制约。加之其严重的性能限制，如若将比特币视为一个建设的平台这是不得不面临的一个主要挑战。
比特币L1在速度和扩容性方面仍需帮助。比特币网络确认交易的速度以及在短时间内处理大量交易数据的能力非常有限。出于保证去中心化的关键需求，比特币区块链中的记录（Record，也被称为区块）的大小和频率都受到限制。由于平均每10分钟就有一个区块产生，且原始区块大小为1兆字节，比特币网络的链上交易处理能力受其影响，平均交易确认时间在10到30分钟以上，这远远不能满足大多数应用的需求。
想要设法处理或改善比特币的这几个特性，需要先理解区块链不可能三角问题（Blockchain Trilemma）。用这一概念来看比特币L1的话，我们可以看到它是去中心化的（a）和安全的（b），但缺乏扩容性（c），交易处理速度也仅为每秒大约3到7.8笔交易。这种局限性凸显了需要寻找替代方案或额外生态层以补偿区块链网络原生固有缺陷的需求。
对可扩展解决方案的迫切需求催生了以太坊网络在早期产生。尽管相比于比特币，以太坊的安全性和去中心化有所欠缺，但以太坊通过提供应用开发所需的可扩展性解决方案，如二层网络L2（例如，Arbitrum、OP Mainnet等）和子网络（例如，Avalanche的Evergreen），实现了显著增长。纵观整个行业，类似的权衡解决方案也层出不穷，还曾掀起了一波专注于扩展解决方案的开发浪潮，包括分片（Sharding）、嵌套区块链（Nested Blockchains）、状态通道（State Channels）、超级网（Supernets）（例如，Polygon Edge）、应用链（App-Chains）和第二层网络（也被称为侧链）。
多年来，人们的关注点主要集中在以太坊及其兼容的以太坊虚拟机（EVM）生态系统上。然而，到了2023年，随着比特币L1的最新升级和铭文（Ordinals）的出现，我们正在共同见证整个行业焦点的转变。开发者们正在重新将注意力转向比特币，特别是为了解决其扩容性的问题——这是比特币L1不可能三角问题（安全性、去中心化和扩容性）中的一个重要组成部分。
比特币扩容：关键的L1 升级
比特币在可扩展性方面的重大进展始于2017年7月的隔离见证（Segregated Witness，SegWit）更新。这一升级标志着一个重要的变化，通过将解锁代码分离到每笔比特币交易的一个专用部分，从而缩短了交易时间并将区块容量扩充到了超过中本聪2010年设定的1MB限制。
SegWit引入了使用“权重单位”（Weight Units，wu）的修订版区块大小测量方法，后来被称为vsize/vbyte，允许每个区块最多4M权重单位（4wu），实际上将区块大小扩展到大约4MB。这一变更旨在与之前所有的比特币核心版本向后兼容，大幅提高了交易效率。
比特币：1MB区块大小容量因素。来源：Glassnode
SegWit通过拆分数据结构来实现这一目标，它将交易中的“见证数据”（包括签名和脚本）分离到比特币区块的一个全新部分，即“交易数据”，其中包含了发送者、接收者等的详细信息。这种结构的引入将新的4wu（加权单位）区块大小分为了以下两部分：
见证数据的每个虚拟字节（vbyte）计算为1权重单位（wu），与交易数据相比，每个虚拟字节的权重只有25%。
交易数据的每个虚拟字节（vbyte）计算为4权重单位（wu），是见证数据每个虚拟字节权重的四倍。
SegWit有何不同？来源： Cointelegraph
Taproot紧随SegWit其后，是比特币的另一个重大升级，在2021年11月被激活。Taproot是一个软分叉，它取消了对每笔交易见证数据占用的最大限制，从而实现了更快的交易速度，通过Merkelized Alternative Script Trees (MAST)增强了隐私保护，以及通过Schnorr签名实现了更高效的密钥签名。Taproot还促进了比特币L1上的资产交易，引入了像Pay-to-Taproot (P2TR)和Taproot Asset Representation Overlay (Taro)这样的协议。
Taro是一个基于Taproot技术被提出的协议，支持在比特币 L1 和闪电网络上发行、发送和接收资产。该协议于2023年10月启动其主网Alpha版本。
Schnorr签名通过引入将多个公钥和签名合并为一个的能力，实现了密钥聚合。简而言之，将多个签名组合起来进行验证，而不是单独聚合每个签名，从而提高了交易效率。
MAST通过隐藏与交易相关的预设条件来增加隐私，并且不会在链上公布未使用的结果，这样不仅提高了隐私性，还减小了交易体积，因此降低了数据使用量。
P2TR通过Taproot地址引入了一种新的比特币支付方式。
这些L1升级为比特币生态层的进一步开发奠定了基础，而这些开发活动一直在幕后悄悄进行着，直到铭文的发布，比特币的建设工作才再次成为人们关注的焦点，这标志着比特币可扩展性和功能性的新纪元。
铭文引发的比特币建设者文艺复兴
尽管进行了L1升级，但是继2017年“区块大小之争”的保守结果之后，比特币的开发活动经历了一段停滞期，一直持续到2022年。这种相对缓慢的开发速度主要是因为人们将大部分精力集中在维护比特币核心L1上，而对于构建一个广阔生态系统所需的更广泛基础设施的开发关注较少。在比特币的有限开发活动中，主要集中在像Stacks（每月有175+活跃开发者）和Lightning这样的新兴生态系统中，而这些生态系统只占行业开发者的一小部分。
2022年12月，随着铭文的出现，比特币的开发格局发生了显著变化。Ordinals允许在链上创建不可变的数字艺术品，不仅将比特币开发者社区重新激活，并且，预计到2025年，这将发展成一个价值45亿美元的市场。越来越多的开发者不再将关注点仅限于以太坊，而是将视野扩展到包括比特币L2解决方案的范围中。这一关键发展标志着比特币生态系统内参与度和创新活动的复苏，为新一轮的增长和技术进步奠定了基础。
比特币每月活跃开发者数量。来源：Electric Capital
Ordinals的引入对比特币网络产生了深远的影响，尤其体现交易费用的增加上。与2022年相对适中的1-3 sats/vB费用水平相比，当Ordinals开始于2023年5月成为焦点时，交易费经历了20倍至500倍的惊人飙升。到了2023年12月，其年增长率已经高达280%。这一数据激增显著表明市场对比特币网络活动和兴趣的急剧增加，对于振兴比特币建设者文化和生态系统起到了关键作用。尽管更高昂的手续费有助于增加比特币的长期安全预算，能够超过当前标准，但这也反映出对比特币区块空间的需求正在不断增长。
比特币平均交易费用在2023年5月因Ordinals而达到顶峰。来源：ycharts
比特币网络使用量的激增给其基础设施带来了巨大压力，尤其体现在交易成本的上升，同时也对其可负担性和实用性方面造成了新的挑战。在用户面临与交易金额不成比例的高额费用时，这种发展趋势变得尤为明显。例如，一个价值100美元的比特币交易可能需要支付高达50美元的手续费，这显著降低了其经济可行性。同样的情况也扩展到了闪电网络通道，因为关闭一个类似交易价值的通道由于过高的成本变得不切实际。如果交易费用过高，比如1000 sats/vB，网络将面临的更加复杂的情况。因此，比特币生态系统内急需可拓展性解决方案，以满足日益增长的需求，同时还需保持其交易可行性。
现象级的铭文重新引燃了开发者对比特币的兴趣，但这也进一步放大了比特币的局限性。特别是由于铭文缺乏对完全表达式智能合约的支持，开发者已将注意力转向其他平台。这凸显了比特币生态系统内需要更为复杂的扩容解决方案，以确保其在更广泛的区块链和金融领域中的实用性和相关性。
二层解决方案的战略必要性
因此，比特币网络若想实现功能性的提升和进一步的成功，L2 解决方案变得日益重要起来。L2在L1之上运行，通过促进链下交易渠道来提高可扩展性并降低交易成本。与以太坊不同，在以太坊中 L1 自主支持智能合约，比特币的L1 由于其最初设计时强调安全性和去中心化程度，需要依赖于L2解决方案来提供这种功能。这种依赖强调了L2解决方案在扩大比特币的实用性方面的关键作用，它不仅限于基本交易，还能增强其效率、可扩展性以及在数字资产领域的整体吸引力。
尽管比特币的L2解决方案尚处于早期发展阶段，但有望实现显著增长。相比之下，以太坊等成熟的替代L1扩容方案以及像Polygon这样的L2解决方案已达到更高的成熟度。自2017年以来，由于开发者的广泛努力，这些网络得以配备了先进的工具（例如Starknet、ZKSync等）和功能，这一点从其TVL数据中可以明显体现出来，大约占到了市值的9.0%至12.5%。随着技术的持续进步和不断创新，比特币的L2解决方案也有望达到类似的成熟度，并有可能发展成为一个规模可与现有L2解决方案相匹敌甚至更大的经济体系。据预测，未来比特币的L2解决方案将能够处理大量的比特币交易，有可能超过所有比特币交易量的25%，这将是相对于目前比特币L1使用率来说的一个巨大飞跃。
笔者更新（2024年2月8日）
比特币L1基础设施的一些最新发展旨在模拟智能合约功能，而无需建立专门的智能合约层。像递归铭文（BRC-420）和OrdiFi这样的创新，以及关于通过软分叉重新启用“OP_CAT”功能的讨论，都是为了促进类似于DeFi的复杂交易，绕过传统的智能合约。
在此再次强调，与通过通用虚拟机实现可组合性的以太坊虚拟机（EVM）兼容链不同，比特币的框架缺乏这样的智能合约机制。这一根本差异要求比特币项目部署额外的工具和更复杂的集成策略，以提供与以太坊相当的用户体验。这可能会导致在L1上的实验与基础网络面临类似的可扩展性挑战。至此，生态中已经开始出现不同程度的智能合约应用，并很有可能进一步扩展。
比如BRC-420背后的团队最近推出了Merlin Chain，这是一个旨在缓解可扩展性问题的比特币原生L2解决方案。此外，Ordz Games在去年推出了有史以来第一款基于比特币的游戏，使用BRC-20代币$OG，该代币今年初在ALEX Lab的Launchpad上进行了去中心化交易所发行（IDO），以$ORDG的形式实现了81倍的超额认购。在本系列的后续部分，我们将详细深入这些创新，概述比特币生态系统的不断演变。
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