从分散到整合，细说比特币发展史

原文标题：《 Layered Bitcoin 》

撰文：Saurabh Deshpande

编译：Chris，Techub News

古往今来，货币在社会中都具有三个关键的功能：财富的储存手段、交换媒介和计量单位。虽然货币的形式在不断变化，但它的功能基本没变。大致可以把货币的思想流派可以分为两种，一种支持信用货币或软货币，另一种支持硬货币。像今天的法定货币系统一样，信用货币总是某种负债。

当你持有美元或卢比时，这些货币实际上是政府的负债。这意味着，货币的价值和使用能力依赖于政府的经济状况和信誉。如果政府无法履行其债务或出现经济危机（如违约），那么货币的购买力将会受到严重影响。也就是说，货币可能会贬值，导致你用这些货币无法购买必需的商品和服务。

硬货币指的是不依赖于政府信用的货币。也就是说，它的价值并不取决于政府的经济状况或信誉。贵金属（如黄金）作为硬货币的代表，其价值并不会因政府违约而降低。相反，由于贵金属被视为具有稳定性，它们的价值可能会上升。这是因为在经济不确定时，贵金属被认为是可靠的储值资产。

比特币 是首个成功实现的数字形式的非主权货币。这里的「非主权」指的是比特币不依赖于任何国家政府的信用或支持。2009 年，Satoshi Nakamoto 发布了比特币，当时世界刚刚经历了一场由于不良贷款和单方面利率决定而导致的全球金融危机。强势美元在其生命周期中已经贬值超过 95% 。 Ray Dalio 在他的文章《 Paradigm Shifts 》中讨论了中央银行在各种危机中降低利率的情况以及这些措施对各自经济的影响。

图表展示了自1980年代以来，发达国家的利率逐渐降低的趋势。同时，货币基础，即流通中的货币量，相对于国内生产总值（GDP）的比例也在上升。尽管货币供应增长迅速，但实际的经济总产出增长并没有同步跟上。货币供应增加过快，通常会推动价格上涨，导致通货膨胀、更高的生活成本、增加的债务负担和更大的收入不平等。而我们目前所处的高通胀环境是中央银行采取的政策的结果。

当经济环境出现通货膨胀和不确定性时，黄金等贵金属就会变得更有价值。与法定货币不同，政府对黄金的供应干预较少。这意味着黄金的供应不会受到政府政策的频繁影响。而且黄金的供应量较为稳定，不像法定货币那样容易受到政策调整的影响，因此更具有可预测性。这种高度可预测性使得黄金在数十年内保持其价值并成为财富的储存手段。

比特币诞生时是作为点对点电子现金。多年来，它偏离（或至少扩展）了其最初的电子现金目标，演变成了数字黄金。

在2018年，我听到过一个有趣的观点：将 区块链 比喻成岛屿，由于区块链技术相对独立于外部系统和环境，它们像是一座封闭的岛屿。每个岛屿都有其自己的优先事项和技术及社会特征。比特币岛总是优先考虑安全性和去中心化，而不考虑速度和可编程性。

去中心化这个概念非常广泛且复杂，其具体含义可以根据不同的上下文有所不同。 Balaji Srinivasan 提出了一种评估区块链去中心化的方法 ，他建议将区块链分解为多个子系统，并分别评估这些子系统的去中心化程度。具体的子系统包括： 挖矿 、客户端、开发者、交易所、节点和所有权。他提出通过测量这些子系统的 Gini coefficient 和 Nakamoto coefficient 来得出总体去中心化程度。

比特币支持者 Jonathan Bier 认为，通过评估用户验证交易的难度，可以判断去中心化的程度。比特币之所以限制区块大小，是为了确保普通用户能够参与交易验证，从而支持去中心化。同时，要实现区块链的通用可编程性，开发人员需要进行详细的规划和设计。

首先，他们使用的语言或系统应是图灵完备的。「图灵完备」是指一个系统具有执行任何可以用算法表达的计算的能力，只要有足够的时间和内存。这意味着系统能够模拟任何计算机程序，具备执行复杂计算任务的能力。

其次，Gas metering 需要达到最佳。Gas metering 指的是如何衡量和计算资源消耗的机制。在区块链中，这主要是用来控制和限制每个区块和每个操作所消耗的资源（例如手续费或 Gas），以确保网络的稳定性和公平性。

以太坊 的 Solidity 是一种图灵完备的语言，这意味着它可以执行任何计算，只要有足够的时间和内存。然而，以太坊的操作受到 Gas 限制的约束，即每个操作和智能合约的执行都有一定的燃料费用。这种设计是为了防止资源过度消耗和网络拥堵。

比特币的脚本语言被有意设计得很有限，以确保更高的安全性。它是一种低级的、基于堆栈的语言，设计时就避免了复杂的功能，主要是为了减少潜在的安全风险。但这种设计也带来了一些缺陷，比如自 Satoshi 时代以来存在的未修复的错误，并且缺少一些关键的操作符，使得脚本语言在实际应用中的功能比较有限。

以太坊和 Solana 等区块链已经发展成了相互连接的生态系统，它们之间的互动可以带来更多的机会和优势。例如，用户可以在不同的区块链之间转移资产或利用各种服务，形成了一个互联互通的区块链网络。然而Bitcoin island 坚持其核心目标，即安全性，未在其基础设施中引入可以更方便地迁移到其他区块链的功能或变革。比特币岛只允许用户持有、转移或交易比特币，主要用于铭文（inscriptions）和符文（runes），这使得用户在体验上受到限制，因为比特币岛没有提供更广泛的区块链互操作性功能。

由于用途有限，BTC 主要被存放在金库中。与此同时，像 ETH 这样的资产有丰富的机会通过质押、再质押、借贷等形式享受收益和被动收入。由于他们开发了新的基础设施，其他区块链经历了快速的现代化，而比特币则保持古老但强大。

不要误解，比特币的保守方法确保了其安全性和去中心化。更多的功能通常会带来复杂性，增加攻击的表面。

分离的岛屿让我联想到我家乡孟买的历史。孟买曾被称为Bombay，它最初由七个独立的岛屿组成。这些岛屿的融合始于1680年代，并持续了几个世纪。如今，当我在熙熙攘攘的大都市中漫步时，几乎看不到这些曾经的分隔痕迹。城市感觉像是无缝统一的，它过去的碎片化几乎被遗忘了。

孟买的这一转变引发了一个有趣的问题：我们是否会在比特币的生态系统中见证类似的演变？一些团队正在为此努力。

这篇文章讲述了一些开发团队如何为比特币持有者提供更多的使用方式。首先需要解释为什么我们需要更好的基础设施，然后探讨团队为扩展 BTC 用例所采取的不同方法。最后，我将提到最终的愿景不仅涉及技术共识，还涉及社会共识。

这种转变正在发生，因为团队正在为比特币岛构建不同的辅助岛屿，并寻找现代化比特币岛的解决方案。比特币岛的永久改革只能在岛民之间发生社会革命并同意改变其规则后，才能像使用岛内基础设施一样自信地使用通往其他岛屿的桥梁。

为什么需要更好的基础设施？

成熟的区块链，如以太坊、Solana，甚至即将推出的 Monad，都以开发者为中心进行构建。它们作为开发者创建应用程序的平台，提供了全面的生态系统，包括各种学习资源、工具、框架和功能。相比之下，比特币是在实践中逐步构建起来的，缺乏经过深思熟虑的 API，且几乎没有明确的开发文档。

改进网络基础设施有三个关键原因：改善用户体验、促进金融化和扩展支付规模。

更好的用户体验将提升活动以带来更多费用

Ordinals 协议 通是一种利用比特币 UTXO 并以不同方式查看单个 Satoshi（BTC 的最小单位）的方法，它带来了诸如铭文（比特币上的 NFT）等创新。围绕 Ordinals 和铭文的热情带来了可替代标准如 BRC-20 和 runes 的演变。这些铭文和符文为比特币注入了新的活力，使得比特币的日均交易总量比仅仅进行 BTC 转账时增加了 70%。

这些新型的比特币交易方式帮助将手续费提高了约 40%。然而，这些新方式往往在比特币社区内引发激烈的争论。一方认为，比特币应专注于提升其作为去中心化支付系统的核心功能。他们认为，超出这一范围的扩展可能会危及比特币作为稳健货币的安全性、简洁性和有效性。

另一方则主张采用更灵活的方式，扩展比特币的功能以包括非支付用途。他们认为，这种演变对于比特币在快速发展的区块链生态系统中保持竞争力和相关性是必要的。

根据 Token Terminal 的数据，比特币矿工在过去 30 天内从手续费中获得了约 1.09 亿美元。而在同一时期，像 Uniswap 和 Lido Finance 这样的应用分别赚取了 9000 万美元和 1.04 亿美元。随着 2024 年 4 月的最新减半，矿工的区块奖励减少了 50%。减半后，区块奖励从每个区块 6.5 枚比特币 减少至 3.125 枚比特币。因此，每月矿工补贴减少了 13,500 枚比特币（3.125*144*30），以每枚比特币 66,000 美元计算，这相当于 8.91 亿美元。因此，每月手续费仅占补贴损失的约 12%。

最近像符文这样的发展令人鼓舞，但我们需要更多。有哪些挑战呢？比特币的用户体验远不如 Solana 或像 Arbitrum 这样的以太坊 L2。Solana 上的兑换只需几秒钟且费用仅为几美分。然而，如果你想在比特币上交易符文，你需要支付几美元的费用并等待一个区块来确认交易。

此外，当你购买符文时，你必须购买列出的全部数量，买家无法修改要购买的数量。另一个缺点是，符文之间不能互相交换，这与我们在以太坊上可以将 USDC 兑换为 MKR 的方式不同。交易者必须先将一个符文卖成比特币，然后再购买他们想要的另一个符文。这中额外的中间步骤使得用户体验非常差。

还有就是，比特币不能直接用作抵押品，也无法进行借贷。用户必须将比特币从比特币原生链提取并转移到其他链上，才能在这些链上进行金融应用。这种过程增加了操作复杂度，并影响了用户的整体体验。

增强 BTC 的金融化

首先，以每枚比特币 66,000 美元计算，比特币的现在市值接近 1.3 万亿美元。就像黄金一样，比特币是一种外部货币，这意味着政府无法操控比特币的供应量。虽然黄金贷款市场的确切规模不详，但一些报告估计其规模约为 1,000 亿美元。因此，在比特币上构建应用程序的一个重要原因是利用比特币作为抵押品来借入稳定币。强大的借贷市场将使比特币持有者能够通过比特币获得收益。

以质押为例，其他原生资产如 ETH 和 SOL 在质押中有固有用途，以确保网络安全；约 27% 的流通 ETH 在质押协议中质押，年收益约 4%。另有约 4% 的 ETH 在再质押协议中质押，67% 的流通 SOL 被质押。此外，ETH 和 SOL 都广泛用于各自的 DeFi 生态系统中作为抵押资产。

Wrapped BTC ( 或 WBTC) 是不同 DeFi 生态系统中最广泛使用的 BTC 版本，其市值约为 100 亿美元，占总流通 BTC 的不到 1%。这显示了 BTC 金融化的巨大潜力。

假设 BTC 在质押或 DeFi 中的使用水平与以太坊相似，达到约 30%，那么这个数额将达到 3900 亿美元。作为对比，目前所有 DeFi 中所有其他链的总锁定价值为 1010 亿美元。BTC 可能成为最具生产力的流动资产，但目前这种潜力被有意的技术限制所束缚。

扩展 BTC 支付

比特币的基础层并未设计为高吞吐量的系统。如果比特币要成为互联网的结算层，我们需要更快的交易速度。正如 Mohamed Fauda 所提到的，当前比特币区块的最大大小为4MB，这意味着每10分钟的时间段内，比特币网络能够处理的数据量最高为4MB。根据这个限制，比特币网络的交易吞吐量大约为6.66 KB（千字节）每秒。这种处理速度对于大规模的交易需求来说可能不足以满足要求，因此需要提高处理能力或引入新的技术来提高比特币网络的交易速度。

比特币网络在处理大量交易时表现不佳。例如，在 Quantum Cats 的铸币或符文发布期间，用户可能会遇到不理想的体验。这种糟糕的用户体验不仅影响那些试图进行铸造操作的人，还会影响其他在网络上发送和接收比特币的用户。简言之，比特币网络的当前处理能力不足以有效应对高流量交易，从而影响到所有用户的交易体验。

尽管 Lightning Network 是一种扩展比特币网络的解决方案，但它的实际采用情况并不理想。目前，网络的总容量或流动性约为 5000 BTC，这个数字表示的是所有闪电通道中锁定的比特币总量。这个容量限制了网络的流动性和能够通过它移动的比特币数量，从而影响了 LN 在处理高频率交易和大规模支付时的效能。

假设 Joel 需要筹集 100 万美元以支付印度的咖啡种植工人的工资，并决定使用闪电网络接受捐款。要做到这一点，Joel 不能仅仅启动一个 LN 钱包并等待捐款。他需要确保有足够的入站流动性来接受这笔巨额资金。入站流动性指的是对手方在闪电通道中锁定的比特币数量，这些比特币用于支持从对手方到 Joel 的资金流入。

再比如，Sid 是 Joel 的一个对手方，他在闪电通道中锁定了 1 万美元的比特币。如果 Joel 要接受 100 万美元的捐款，他需要其他像 Sid 这样的对手方，他们总共锁定了 100 万美元，以确保他可以接收到这笔大额捐款。因为入站流动性受限于各方在通道中锁定的资金，这会限制网络能够支持的交易金额，从而对闪电网络的扩展能力构成挑战。

简而言之，入站流动性决定了闪电网络能处理的最大交易金额，而这种流动性总是受限于资本的机会成本，即投资在通道中的比特币无法用于其他用途。

比特币开发的挑战

比特币不仅是一个技术系统，也深深植根于文化和社会共识中。比特币的供应上限是一个硬编码的规则，即最大供应量被固定为 2100 万枚 BTC。这一硬性限制被视为比特币的核心价值之一，任何对这一上限的改变都需要得到广泛的社会共识和技术支持。

由于缺乏社会共识，进行代码库修改的技术努力可能会变得徒劳无益。比特币的上一次重大争议性分叉发生在 2017 年的区块战争期间。当时，比特币网络分裂为两个不同的区块链：

比特币（BTC） ：在这次分叉中，比特币网络实施了 SegWit（隔离见证）协议，这是为了提高交易处理能力和扩展性。

比特币现金（BCH） ：这是另一个由分裂出来的区块链，它选择增加区块大小，以提升交易吞吐量。

在这次分叉中，大多数矿工选择继续在比特币链上进行挖矿。

稳定性对于被视为货币或价值储存的资产至关重要。法定货币之所以会随着时间的推移而失去购买力，主要原因是中央银行经常使用其权力来增加货币供应。中央银行单方面行动的不可预测性会导致某些货币变得不稳定和弱化。

比特币的文化则倾向于抵制频繁的变化。比特币社区对于任何可能影响其稳定性的变化持谨慎态度，即使是如 Taproot 这样的技术改进，尽管它不具争议，但从概念提出到实施也花费了多年时间。这种谨慎态度反映了比特币对于保持其货币和价值储存功能的稳定性的重视。

实施上述变化不仅仅是改变比特币。比特币基础层需要尽可能简单。简单性对于减少攻击向量和提高稳定性至关重要。想法是像以太坊的 L2 那样，在基础层之外执行复杂的事情，如借贷和使用 BTC 作为抵押铸造稳定币。

比特币的 L2？

什么是 L2？它应该做些什么？

• 为第一层提供足够的数据，以验证和解决争议（如果有的话）。

• 除了基础层之外，不应有额外的安全措施。

• 允许用户单方面将其资产撤回到基础层或第一层。

由于比特币目前的操作码（opcodes）有限制，无法满足验证任何证明的需求，因此，任何声称是比特币二层网络的链都不能被真正称为L2。

L2 的另一个重要方面是其安全假设应与比特币的安全假设一致。每个区块链都有一些基本的安全假设，例如：

• 大多数挖矿节点是诚实的

• 节点可以独立验证区块并拒绝无效区块

• 分叉会在链的最长分支上得到解决，等等。

在设计和实现 L2 解决方案时，不能扩展其基础层的安全假设。例如，如果第二层有一个集中化的区块生产排序器，用户需要能够以低成本对区块生产进行质疑。第一层（如比特币或以太坊）应确保，只要用户的资金未被花费，用户能够通过第一层的机制从第二层中提取其资金。目前，即便是以太坊的 L2 解决方案也未能完全实现这些机制。

如果我们严格遵循 L2 的特性，那么一些被认为是以太坊L2的解决方案，比如Arbitrum，也不能被视为真正的L2。由于比特币的操作码（opcodes）目前无法验证任何证明，因此任何声称自己是比特币L2的链实际上都不符合真正的L2定义。闪电网络（Lightning Network）可能是唯一符合L2定义的解决方案。为了方便讨论，本文将这些解决方案统称为比特币扩展层。

比特币扩展层的现状

总体而言，使用比特币有两个主要途径：

1. 使用跨链桥 ：由于比特币自身的应用场景有限，用户可以通过跨链桥将比特币转移到其他区块链上，以便在那些区块链上使用比特币进行更多的应用。这种方法允许用户在比特币网络之外，利用其他区块链的丰富功能和应用场景。

1. 创建一个环境或链 ：开发一个新的环境或区块链，让投资者可以在其中使用比特币的应用程序。这意味着开发一个专门的区块链或平台，能够支持比特币，并允许用户在该平台上进行各种应用和操作，从而扩展比特币的使用范围。

为了使比特币能够支持更多的应用场景和功能，这些新层可能会引入一些比比特币基础层更多的安全假设或机制。用户在使用这些新层时，希望这些额外的安全假设和机制能够尽量少地影响比特币的安全性和完整性。通过研究以太坊的扩展策略和方法，可以为理解和设计比特币的扩展方案提供有价值的经验和参考。

经过几年的发展，以太坊认识到 rollups 是其扩展的关键方式。目前，我们仍然不知道哪种方法是扩展和使比特币更具可编程性的最佳途径。

无论是存储数据还是选择跨链桥设计，项目都在去中心化、安全性、速度和用户体验之间做出权衡。以下问题的答案构成了构建扩展比特币层的项目或公司的设计空间：

• 如何实现从比特币到新链的跨链桥？

• 如何存储数据（数据可用性）？

• 如何使用比特币第一层进行结算？

• 是否期望比特币的基础层发生任何变化以实现其完整愿景？

• 选择哪种执行环境？

• 扩展的比特币层是否促进比特币用于燃料和质押等用途？

在扩展比特币的功能和用例时，各个团队在安全性、可用性、性能等方面做出了不同的取舍和决定。每个团队可能会在这些方面采取不同的策略，以便找到最合适的方法来满足用户的需求，同时最大限度地保持比特币的安全性和可靠性。

跨链机制

比特币链上的比特币不能直接转移到其他链上，因此需要一种基础设施来实现这种跨链转移。一个典型的跨链机制是将用户的比特币锁定在比特币网络上，并在目标链上铸造等量的合成代币来代表这些比特币。

典型的锁定机制是什么？用户希望将其比特币从比特币网络转移到其他链时，会将比特币发送到比特币上的特定地址。这个地址由桥接操作员控制。当桥接操作员检测到比特币的到来时，他们会在目标链上铸造等量的合成代币，并将其发送到用户指定的地址。

这种机制的风险在于，如果跨链操作员在比特币网络上丢失了比特币，那么在目标链上铸造的代币将变得一文不值。我们在 FTX 崩溃后见证了这一风险。SolBTC 是由 FTX/Alameda 操作的比特币包装版本，由于 FTX 在申请破产后不再兑现赎回，SolBTC 变得一文不值。

因此，用户在目标链上进行的所有操作完全依赖于跨链操作员如何管理和保护用户在比特币网络上的比特币。根据比特币的管理方式，跨链机制可以分为三种类型。