BTC L2 故事新編——以 Rollup 爲中心的設計原則
發表於 2024-04-08 10:01 作者： 佐爺歪脖山
來源：佐爺歪脖山
比特幣擴容路线≠BTC L2。
我在新年伊始對 BTC L2 的技術路线進行了總結，主要分爲 BTC 的安全性和價值上行，以及 L2 交易執行和結果的下行兩部分，隨着時間的發展，短短三個月不到，BTC L2 已經來到近百的數量級，但是仍然有一些基本問題尚待釐清，定義問題首當其衝。
在比特幣的發展史上，擴容路线長期存在三種實踐，最底層的是主網升級，比如 SegWit 和 Taproot 兩類，其次是鏈外擴容，比如客戶端驗證、閃電網絡和側鏈等諸多嘗試，最後是直接分叉，比如狗狗幣、BSV、BCH 等。
由裏到外，紛繁復雜，究竟什么是 BTC L2 衆說紛紜，參考以太坊的發展史，我在此提出兩個評判要點：
L2 必須首先自己是一條鏈，能夠獨立完成運算、交易的各個環節，最終提交比特幣進行結算；
L2 的安全完全由 L1 保障，L2 的底層價值由 BTC 來支撐，L2 代幣不能幹擾 BTC 的功能發揮。
按照這個標准，主網升級和分叉和 L2 概念無關，重點在於鏈外擴容路线究竟該如何分類，比如閃電網絡是一個特殊的“通道”，本身很難說是一條公鏈，而側鏈具備自己的安全共識和運作模式，安全性無法嚴格和比特幣等效，但是 L2 應該就藏在其中，那么來繼續劃分。
BTC L2 = 閃電網絡 + 側鏈。
參考之前的標准，BTC L2 應該是閃電網絡和側鏈的一種混合產品，即像閃電網絡一樣完全依附於比特幣主網，同時像側鏈一樣“獨立於”比特幣運作，取其精華，去二者糟粕。
如此一來，現有的 BTC L2 方案都需要進一步發展，尤其是考慮到 BTC 的 UTXO 機制和 Layer 2 依賴的智能合約機制無法嚴格協同運作的事實，即比特幣無法實現對過往交易的撤銷，需要 L2 自行解決或者引入鏈外更新或索引機制。
其次，L2 的獨立性存在過強的問題，比如僅僅存儲比特幣交易的區塊頭信息作爲 L2 對 L1 的同步證明，僅僅將結算信息存入比特幣腳本作爲 DA 方案，而根本不考慮之後的檢索和確證問題。
BTC L2 的現狀極易被渾水摸魚，導致安全和信任危機，我認爲，必須從 L2 爲中心過渡到以 Rollup 爲中心的全新階段，即完全利用比特幣主網的安全性，同時解決大規模計算問題。
BTC L2 ≠ Rollup。
BTC 搭建 PoS 體系提供安全性，使用無許可的准入和銷毀機制，區別於現有包裹資產體系。
BTC 質押收益完全使用 BTC 作爲計價幣種，項目代幣不能和 BTC 產生功能衝突。
Rollup 計算層需要同時滿足大規模和隱私需求，以加密技術對抗中心化傾向。
Rollup 不能構建額外的 DA 層，嚴格使用比特幣作爲 DA 解決方案。
總結一下，理想中的 Rollup 應該是以 BTC 作爲原生 Gas Fee 和質押獎勵，利用 2WP 雙掛鉤機制實現跨鏈流通，1:1 錨定的映射資產 xBTC 流通於 BTC L2 和跨 L2 橋，隱私計算 + ZK 證明，可從源頭和過程保證比特幣使用者的完全匿名性和隱私性，項目代幣參與 Rollup 運作，避免和 BTC 的角色衝突。
Rollup 像橋像鏈又像 L2
首先要解放思想，PoW 底層 + PoS 上層是目前的最優解，質押收益來源依賴於底層價值支撐，工程組合取代技術創新，計較 ZK 還是 OP 沒太大意義，結果存儲不是 DA ，另外不必過度糾結中心化和去中心化的機制設計，沒有任何方案能和比特幣相提並論，即使是ETH OP，真正的故障證明和回收機制也是“路线”或者“理論上”，目前或者長期來看依然會由項目方來控制。
因此，更合理的機制設計在於如何通過技術手段減少人爲幹預，並且保障項目長期穩健運行，在 ETH L2 中被稱爲強制提款和逃生艙設計，確保極端情況下項目停擺也能保證用戶資金安全，對於 BTC Rollup，這裏的難點是如何在發生故障時將映射資產退回比特幣主網，以及如何在 Rollup 計算時保障隱私，在早期不那么去中心化之時。
首先討論第一點，BTC 的映射資產，比如 WBTC 的各類去中心化版本，在 Rollup 上流通的同時要確保安全性，一方面，BTC 進入才能支撐 Rollup 的價值，另一方面，Rollup BTC 在發生故障時必須能轉回主網。
現有的解決方案，基本都是跨鏈橋的各類變種，區別只在於是通信橋、資產橋還是中心化的橋，目前來看基本上很難再有新的解決方案，橋接資產是搭建 PoS 體系的第一步。
不過質押和質押收益還有創新空間，比如可以跳過 Lido 的發展階段，直接使用 DVT 技術來搭建完整的去中心化質押體系，或者基於 BTC、WBTC 或者 BounceBit 發行的，基於交易所體系衍生出的再質押 BTC 搭建混合質押體系，以降低對危機時對 BTC 的安全衝擊。
橋接和 DVT/混合質押之後，Rollup 的計算長期被人忽視，這裏面的問題在於，Rollup 自己要能承擔公鏈的數據吞吐、狀態更新和結果存儲，以及數據分發四個階段或部分，可以分成兩點去討論，其一是效率，其二是隱私。
效率容易理解，比如使用並行機制或並發機制，在度過早期的 FOMO 情緒後，比特幣 Rollup 要和 ETH Rollup 比拼運行效率，而提速已經被 Solana 證明真的管用。
隱私問題長期被人忽視，比特幣的 PoW 機制導致其幾乎無法被審查，但是 Rollup 在早期階段，極易受到 ETH PoS 後的窘境，即某類節點遭受和迎合審查機制，這裏的解決方案無法通過去中心化機制設計來實現，任何方案都無法和 BTC PoW 相提並論，必須尋求隱私計算的幫助。
最後是 DA 問題，也就是參考 ETH L2 和 Rollup 分野的評判標准，不使用主網作爲 DA 方案的無法被稱之爲 Rollup，這涉及到最終的安全承諾，如果 L2/Rollup 主動放棄 L1 的安全保障，那么自然就該被剔除出去，由於 BTC 的獨立機制，所以需要額外的補充設計。
樂觀驗證和 ZK 混合使用成爲主流，指的是 Rollup 上的交易最終由主網進行確認，欺詐證明使用樂觀機制，即先確認，後排障，時間滿，即生效，而在證明生成上，可以使用 ZK 來大幅壓縮數據，這一點在 BTC Rollup 上尤爲重要，原因無他，比特幣空間過於昂貴。
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銘文機制可在交易機制上發揮更大作用，在 ETH Rollup 上，欺詐證明一旦被挑战，並被以太坊所接受，主網會罰沒提交者的質押資產，但是在 BTC Rollup 上，這種罰沒必須在鏈外進行，因爲比特幣的腳本一旦被寫入，則無法再次被更改，只能通過繼續在新區塊寫入信息的形式完成更新，即只能 Update（更新），無法 Overwrite（覆寫）。
索引器網絡實際上要承擔交易更新的重任，必須被去中心化。
最終，我們可以完成整個 BTC Rollup 的機制設計，可以分爲四步走，基本上都會沿着 xBTC--->質押--->計算---->DA 四步去搭建技術架構，這裏的難點主要在於質押系統和映射資產的設計原則，以及鏈上計算的隱私問題和最終的 DA 設計。
此外，遵循項目代幣不能和 BTC 發生衝突的原則，項目代幣應該在 Rollup 之內發揮作用，比如 DVT 體系的搭建，索引器的去中心化維護，以及生態發展和治理體系上流轉。
大圖景：BTC L2 橫評縱論
如果以我劃定的 Rollup 爲標准，那么顯然諸多項目方案無法被納入討論，因此將範圍放寬，具備上述特徵的都可被直觀評述。
按照四步走的順序，可以稍微比較一下目前主流的技術方案，需要注意的是，每一步都是環環相扣的，但是會默認前提已經存在不再贅述，比如橋接的下一步是質押，那么在論述質押時就不會再強調橋接的實現方式，依次遞進。
從橋接資產出發，ZetaChain 和 Zeus Network 最符合標准，分別溝通比特幣和 EVM 生態以及 Solana 生態，在具體實現上，二者略微有所區別。
ZetaChain 創造了和 ERC-20 類似的 ZRC-20 標准，BTC 可以 1:1 映射發行 zBTC 代幣，同時，爲突出全鏈 Omni 概念，zBTC 實際上存在內部兌換機制，不會實際傳輸到目標鏈之上，由此將 zBTC 變爲所謂的全鏈資產，不過這種映射資產需要很強的機制設計，ZetaChian 通過使用觀察者（observers）和籤署者（signers）來監控比特幣鏈上的交易和事件，並在 ZetaChain 上達成共識，從而實現與比特幣等非智能合約區塊鏈的交互。
理論上而言，ZetaChain 是全鏈跨鏈橋，不止於能溝通比特幣和 EVM 生態，但是這裏的重點是說明比特幣等非智能合約公鏈如何接入 EVM 的過程，可以發現，ZetaChain 不僅是消息橋，同時也是資產橋。
而 Zeus Network 則強調自身是通信層而非跨鏈橋，在其機制設計上，它提供了一個標准化的接口，使得不同的區塊鏈可以通過這個接口進行信息和價值的交換。
比如可以將 BTC 鎖定在一個特定的比特幣地址上，並在 Solana 上釋放等值資產，而需要實際轉移 BTC，並且在 Solana 進行智能合約操作，可以改變比特幣網絡上的行爲。
可以發現，這更像是一種文字遊戲的感覺，理論上確實不需要在兩條鏈之間轉移資產，但實際上你也無法真的將 BTC 轉移至 Solana 網絡上，橋接資產或信息，本質上都需要引入第三方來相互調用和通信，區別只在於介入程度的深淺。
當資產橋接之後，會出現質押體系，質押的意義在於模仿 ETH 網絡的安全承諾，比如 Stake、LSDFI、Restake 和 LRTFi 等四類機制，其根本邏輯都在於質押確保主網安全，發行等效憑證參與 DeFi 賺取收益，區別在於“套娃”程度的不同。
在比特幣的實踐中，Merlin Chain 是質押系統的代表，BounceBit 是 LRTfi 的代表，但是核心都在於吸引用戶將資產留存在自身體系之內，並不是單純的存幣生息，而是希望在保存安全性的同時，盡力擴展生態的邊界，可用性時代逐步到來。
Merlin Chain 在暴力拉盤之外，機制上致力於生態發展，基於 L1 BTC 多籤和 L2 智能合約體系，進而搭建出 L2 上的使用場景，比如 Merlin Swap、Merlin Starter 等衆多生態，是目前的 Layer 2 中最會搞事情的，其和 ETH L2 ZKFair 師出同門，都是 Lumoz 的產品，其和 Cobo 合作搭建 L2 資管體系，目前 TVL 36 億美元，基本上是最高的一檔。
而 BounceBit 更進一步，或者說更退一步。
進步處在於 BounceBit 基於交易所去生產再質押資產，用戶直接在幣安存入 BTC 並在 BNB Chain 兌換爲包裹資產，並可參與 CeFi 和 DeFi 的交易活動，進一步而言，使用托管技術，BounceBit 可在保管比特幣的同時發行 LRTfi 資產，進而搭建的 EVM 兼容體系可對接鏈上世界。
在整個網絡運作中，CEX 和托管是運作的基礎，而 BounceBit 的獨特之處在於將鎖定後的 BTC 再次流動性發行，投入資產增值的邏輯中，目前 TVL 7 億美元，並且可將 BTC 或者自身代幣存入質押網絡，整體思路是運用更多中心化措施來降低 BTC 運轉的風險。
更退一步在於這是 WBTC 的略微改進版本，甚至未經長期運行，其安全程度未必比得過 WBTC 的老字號。
接下來是鏈上計算環節，這裏要解決兩個問題，一個是排序器和排序器的去中心化，第二是兼容性和計算效率問題。
排序器的中心化是 ETH L2 上的痼疾，究其根本，使用中心化的排序器可以極大提高 L2 的運作效率，並可相當程度上防止 MEV 攻擊，同時也有助於提升用戶的交易體驗，在這些好處之外，就是嚴重的中心化問題，會導致項目方成爲事實上的運作實體。
B² Network 則嘗試使用自己的 BSQ 主網代幣去構建去中心化排序器網絡，實際上相當於搭建出一個激勵網，需要結合提交者、證明者和挑战者等更多角色去維持運作，即用治理的復雜性去降低中心化程度。
在兼容性上，EVM 或者 SVM 的兼容性容易解決，但是 L2 之間的跨鏈則會更爲復雜，而計算效率則需要大規模引入並行或並發等手段，目前沒有特別明顯的實踐項目。
另外是鏈上計算的隱私保護，目前雖然有使用 ZK-Rollup 的方案，但是主要是用於壓縮數據，更多發生在 DA 的數據發布上，專門針對計算過程的隱私保護方案還沒有很明顯的項目。
最後是 DA 的數據發布方式，這個需要和 ZK 機制結合來論述，和 ETH L2 不同，BTC L2 使用 ZK 主要是壓縮數據，比如 Bitlayer 即是如此。
Bitlayer 在執行上使用樂觀驗證機制降低復雜度，使用 ZK 壓縮數據，並通過類似銘文的形勢寫入數據。具體而言是假設交易批次默認有效，除非有證據證明其無效。這樣，交易可以在鏈下快速處理，並通過壓縮格式提交到比特幣網絡，減少數據負載和成本。如果發現欺詐行爲，參與者可以發起挑战，觸發狀態回滾和懲罰惡意行爲者，確保系統安全。
但是如何基於比特幣去建構狀態回滾可能並沒有那么簡單，仍需要長期探索。
結語
從比特幣擴容方案出發，嘗試去勾勒比特幣版的以 Rollup 爲中心該長什么樣，核心在於確保 BTC 的價值和安全性能遷移至 Rollup 之上，並且需要和現有的包裹資產方案區別开，在具體實現上，基於橋接資產和質押體系的方案成爲共同選擇，但是在如何確保去中心化和發揮 BTC、主網代幣的作用上，仍然處於模糊地帶。
但是 Rollup 爲中心路线目前仍然是最完備的，相較於基於 UTXO 機制或者客戶端驗證方案都更爲成熟，在中間的鏈上環節上，隱私計算和排序器去中心化是兩個要點，在最終的 DA 上，銘文已經提供了較爲成熟的借鑑思路，唯一的難點是成本問題。
標題：BTC L2 故事新編——以 Rollup 爲中心的設計原則
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