UTXO：比特幣生態不一樣的期待

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專家專欄
UTXO：比特幣生態不一樣的期待

UTXO：比特幣生態不一樣的期待

發表於 2024-05-20 09:05 作者：吉時通信

來源：吉時通信

摘要

衆所周知，比特幣並不具備以太坊那樣的智能合約能力，不同於以太坊的ERC20合約，對接比特幣的UTXO是繞不开的環節。基於UTXO構架應用，其安全性自然與主鏈共享，這種模式也爲市場帶來很多期待，有可能構建不同於以太坊L2那樣的生態模式，這也是市場的期待。

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Layer2生態有望呈現不同於以太坊那樣的生態模式。隨着行業競爭的加劇和技術不斷進步，近幾年以太坊L2迅速發展，生態繁榮下的以太坊鏈上費用得到了整體的控制，而比特幣網絡生態發展還十分初級，近期崛起的銘文、符文等Ordinals應用，爲基於UTXO構建應用提供了一種可能。2023年的銘文、今年符文等活動帶來的鏈上交易活躍，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。我們都知道，比特幣Taproot升級是激活隔離見證 (SegWit)以來經歷的最重要的升級。Taproot旨在進一步提高網絡的隱私性和效率。Taproot 升級最顯著的變化是允許將多個復雜的籤名（例如多重籤名錢包）一起聚合和驗證，而不是單獨進行驗證。通過聚合籤名，網絡的性能更快、費用更低，且節省區塊空間。Taproot通過增強用戶的隱私性和靈活性，提供了一種執行比特幣交易的新方式，將極大地提高比特幣的可擴展性。

Nervos CKB的Cell類似一個更智能的UTXO，比特幣UTXO是一個裝着紙質账本的盒子，而Cell是將盒子裏的账本換成了Excel電子文檔。Nervos CKB 繼承了比特幣UTXO的架構並創建了 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不同的是，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寬了Cell的能力，使得UTXO得到了拓展——如實現智能合約（甚至是定制化的智能合約，例如發行NFT代幣、限制代幣的供應以及制定滿足獨特需求的使用條件）。

UTXO的獨特性是否也會催生不一樣的生態世界？銘文、符文對比特幣UTXO的深度挖掘，使得基於UTXO的資產部署成爲可能，而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，似乎也更有趣，成爲行業新的期待。縱觀以太坊的發展，從ERC20標准催生了ICO，再到AMM的發展爲DeFi提供了源動力，NFT以及元宇宙的出現，其生態範式逐漸豐滿。但這個過程也不是一蹴而就的，中間的波折坎坷並不少。比特幣近期的創新，一开始就得到了一定的市場熱度，這是好現象，說明市場對UTXO的潛力抱着很大的期待和信心。但熱度來得快，降溫也是迅速的，符文出現後，自然銘文的熱度就下降。目前銘文和符文都還停留在搶“鑄造”（mints）的階段。鑄造只是开始，後面如何开展應用、豐富生態才是更重要的事。Nervos CKB的情況亦類似，目前的生態應用可以說是對以太坊生態的簡單“復制”。

風險提示：區塊鏈技術研發不及預期；監管政策的不確定性；Web3.0商業模式落地不及預期。

1. 核心觀點

比特幣UTXO本身並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的豐富生態。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構架應用，其安全性自然與主鏈共享，這種模式也爲市場帶來很多期待，有可能構建不同於以太坊L2那樣的生態模式，這也是市場的期待。

本文對幾種典型的UTXO應用模式進行了分析，對比特幣生態進行了展望。

2. UTXO的春天，BTC Layer2生態有望得到進一步發展

2.1 基於UTXO的BTC Layer2有望催生新的生態模式

區塊鏈的工作原理需要分散的節點達成共識、確認，這必然帶來效率的下降，所以在處理任務（轉账或執行合約程序）的時候自然不如中心化節點快，這是一個典型的不可能三角問題（安全、可擴展性、去中心化不可同時最優）。站在提升擴展性的角度，二層網絡（Layer2，L2）是一種廣泛採用的方案。近幾年以太坊L2迅速發展下，生態繁榮下的以太坊鏈上費用得到了整體的控制，而比特幣網絡生態發展還十分初級， 2023年的銘文、今年符文等活動帶來的鏈上交易活躍，即可看到比特幣網絡的費用有個急速攀升的過程（見圖2）。

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。由於比特幣沒有账戶，比特幣的交易創建的輸出其實並非一個簡單的公鑰地址，而是一個腳本。我們可以這樣理解，在Bob給Alice支付1.5個BTC的這個交易中，Bob創建的輸出腳本中會包含Alice的公鑰Hash。整個腳本的意思是，誰能夠提供一個籤名讓這個包含Alice的公鑰的腳本運行，誰就能花費這筆交易的1.5個BTC。顯然，創建籤名只能使用Alice的私鑰，其他私鑰創建的籤名將無法通過這個腳本的驗證，從而確保其他人無法假冒Alice來花費這筆輸出。也就是說，UTXO中的BTC並不是以余額的方式記錄在某人的账戶裏——每一筆交易發起者通過腳本爲這些BTC創建了一個鎖，而所有者才有鑰匙——當然某筆轉账的比特幣的輸入（轉账發起者）和輸出（轉账接收者）可能是由多個歷史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，所有的轉账交易都是站在BTC流轉的角度，不同的UTXO之間可以進行並行交易，因爲UTXO之間是嚴格區別的。也可以這樣理解：UTXO機制將BTC的所有部分（最小單位是“聰”，sats）的流轉歷程完整記錄下來，可以想象每一聰就是一個硬幣，在每次流轉都獲得一個籤章來記錄輪流歷程。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那樣的生態模式。

升級進一步提升了比特幣生態的發展潛力。我們都知道，比特幣Taproot升級是激活隔離見證 (SegWit)以來經歷的最重要的升級。Taproot旨在進一步提高網絡的隱私性和效率。Taproot 升級最顯著的變化是允許將多個復雜的籤名（例如多重籤名錢包）一起聚合和驗證，而不是單獨進行驗證。通過聚合籤名，網絡的性能更快、費用更低，且節省區塊空間。Taproot通過增強用戶的隱私性和靈活性，提供了一種執行比特幣交易的新方式，將極大地提高比特幣的可擴展性。

隨着Ordinals協議催生了銘文、符文等應用，進一步推動了比特幣生態的發展。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經歷了較快的發展，TVL已達12億美元。毫無疑問，相較於以太坊，比特幣生態的發展還處於初期。

2.2 Ordinals協議進一步挖掘UTXO新的可能

參考以太坊Layer2的發展情況，比特幣L2亦有不同的技術路线，衆所周知，比特幣並不具備以太坊那樣的智能合約能力，因此，比特幣二層網絡有的技術路线有狀態通道（如閃電網絡等）、側鏈、Rollup等，這些路线大多是將智能合約的擴展能力更多依靠L2來實現，通過跨鏈橋實現比特幣主鏈與L2實現資產跨接，這可以說都是屬於側鏈的一類。側鏈一個核心問題便是側鏈與主鏈實現共識、共享安全等，而如何對接比特幣主鏈的UTXO是繞不开的環節。近期崛起的銘文、符文等Ordinals應用，爲基於UTXO構建應用提供了一種可能。基於UTXO構架應用，其安全性自然與主鏈共享，這種模式也爲市場帶來很多期待，有可能構建不同於以太坊L2那樣的生態模式，這也是市場的期待。

UTXO模型下，每一聰（sats，比特幣的最小單位）BTC的流轉都是可追溯的，非同質化的（也許這是最早的NFT），這爲开發Ordinals協議以及BRC-20生態提供了基礎。2022 年 12 月，比特幣开發者 Casey Rodarmor發布了一個在 Bitcoin Core（比特幣核心）全節點之上運行的开源軟件ORD。簡單來說，該軟件允許用戶在比特幣區塊鏈上輸入任何信息，如一串文本或圖像，然後將上傳的這些信息與一個特定的聰綁定起來，最終得到一個帶有某種信息的聰，也就是所謂的比特幣NFT。更清晰地說，Ordinals協議一共分爲兩個部分：Ordinals（序數）和Inscription（銘文）。Ordinals（序數）從本質上說，是一個爲比特幣最小單位聰sats（1 BTC = 100000000 sats）編號的方案，並允許跟蹤和轉移個別聰。在這裏，聰按照挖掘順序進行編號，並按先進先出的順序從交易輸入轉移到交易輸出。當每個聰被打上編號後，就可以將一段內容寫入交易的“見證隔離區”，這段內容也將賦予這筆交易輸出的第一個聰。這個寫入的過程叫做inscribe（銘刻），而寫入的內容就叫做Inscription（銘文）。這裏的銘文可以是圖片、文字、音視頻，甚至是代碼，理論上只要大小不超過比特幣區塊上限4MB都可以完成銘刻。因此Inscription在表現形式上和NFT很像，而Ordinals就是一個能讓人們在比特幣網絡上鑄造類似於以太坊上NFT的協議。

Ordinals協議不僅僅可以用來發行NFT，如當銘文按照JSON數據格式附加時，就可以用來發行通證——於是在進一步挖掘UTXO的潛力後，產生了BRC-20等新的資產協議，推動了銘文、符文等應用的發展。自BRC-20出現後，在比特幣鏈上交易便佔有一定比例，這預示着獨特的比特幣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起源於一個社區實驗，是比特幣生態的一次嘗試。2023年3月9日，推特用戶domodata在gitbook上發布了其稱之爲“有趣且具有實驗性的標准”的BRC-20標准，它基於Ordinals協議創建，可以將銘文設置爲JSON數據格式來部署通證、鑄造和轉移通證。簡單來說，就是damodata認爲Ordinals協議不僅僅可以用來發行NFT，當銘文按照JSON數據格式附加時，就可以用來發行通證。所以，BRC-20通證可以理解爲是一種變異的Ordinals NFT，NFT上銘文刻錄的是圖片，但BRC-20上銘文都是統一的JSON格式的文本數據。BRC-20主要爲比特幣網絡發行同質化通證提供了3個標准，包括BRC-20通證的部署（deploy），鑄造（Mint）和轉移(Transfer)，开發者按照這個標准執行就可以完成BRC-20通證的創建和發行。在gitbook主頁中，domodata也給出了部署、鑄造和轉移的示例。

BRC-20標准推動了銘文的迅速發展，畢竟比特幣區塊和UTXO的潛力難得被深入挖掘，這是基於比特幣UTXO的一次有意思的試驗，受到了社區和用戶的追捧。

基於BRC-20的銘文是對比特幣UTXO潛力的一次挖掘，聚焦在NFT資產，自然而然，同質化代幣（FT）的資產協議也會成爲新的方向。2024年4月20日8:09，BTC於區塊高度840000成功完成第四次減半，比特幣網絡每一區塊挖礦獎勵由6.25 BTC減半至3.125 BTC。而同時，比特幣符文（Runes）也在840000區塊高度正式上线。符文是在銘文基礎上進行改進，更靈活地在比特幣UTXO內直接部署資產，即在比特幣網絡上基於UTXO發行同質化代幣，形象來說，類似是一個刻蝕技術，就像中文“符文”所表達的那樣。符文（Runes）協議部署的代幣資產直觀地記錄信息到比特幣鏈上：即寫入比特幣UTXO（未花費的輸出）的OP-RETURN字段內。

符文上线即帶動比特幣鏈上費用快速增長。自4月20日8:09上线以來，當天因符文活動產生的比特幣鏈上費用佔比爲57.7%，而此前比特幣鏈上費用以傳統比特幣轉账爲主。就840000這一區塊來說，產生的費用爲37.626BTC，這個數字超過挖礦激勵（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着不小的改進，在兼容同質化代幣、對接網橋、DeFi應用程序方面做足了准備。

3.2 UTXO的進化：Nervos（CKB）細胞模型

比特幣並沒有我們熟悉的账戶余額模型，而是採用了UTXO（Unspent Transaction Output，未經花費輸出）來表達比特幣的交易流轉。例如，用戶從其他人那裏接收到100個BTC，就形成了100BTC的UTXO，等於是把這100BTC當做一個盒子，並加上一把用戶私鑰才能解开的鎖。而實際上這100BTC可能是由另外幾個帶鎖的UTXO盒子組合而成（比如，4個25BTC的UTXO盒子，或者其他組合），也就是每次的操作結果就形成了一個未經花費的輸出（UTXO）；而並非是像账戶余額模型那樣只是更新余額的（數字）狀態。但同時，比特幣UTXO只能存儲其“含有”的比特幣價值，並不能存儲更多的數據，也不具備更多的擴展性。

Nervos CKB 繼承了比特幣UTXO的架構並創建了 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不同的是，它可以包含各種數據類型，例如 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寬了Cell的能力，使得UTXO得到了拓展——如實現智能合約（甚至是定制化的智能合約，例如發行NFT代幣、限制代幣的供應以及制定滿足獨特需求的使用條件）。

同樣受比特幣 UTXO 模型的啓發，Cell 模型定義了Nervos CKB內各個Cell的行爲，以及更新其所包含數據的過程。如同比特幣UTXO，Cell一經形成便是不可變的：一旦 Cells 添加到鏈上，就不能進行任何更改。更新Cell內的數據需要一個稱爲“花費”的過程——這類似比特幣UTXO轉账實現“花費”。並使用更新的數據創建一個新的Cell，然後將其添加到鏈上——這類似於新的比特幣UTXO（爲花費的輸出）的形成。同樣，每個Cell只能被花費一次。

總之，我們可以簡單理解：Cell類似一個更智能的UTXO，比特幣UTXO是一個裝着紙質账本的盒子，而Cell是將盒子裏的账本換成了Excel電子文檔。

需要注意的是，Cell模型將智能合約執行的計算和驗證分开。計算發生在鏈下，生成新數據，更新後的數據由網絡節點進行鏈上驗證。在細胞模型中，智能合約的執行是並行的，即每個交易在自己的虛擬機中獨立運行，多個虛擬機同時運行。細胞模型中的交易高度靈活且高效，多個智能合約操作可以批量處理爲單個交易，從而最大限度地減少交易和處理費用。

上述提到的鏈下計算、共識結果上鏈的模式是比較流行的，如BTC拓展協議中RGB是一類比較流行的協議，即在鏈下計算，將共識交易的結果提交到比特幣鏈上，這種協議本質上類似閃電網絡。在此基礎上催生了RGB++協議，利用一次性密封條和客戶端驗證技術來管理狀態變更和交易驗證。它通過將比特幣 UTXO 同構綁定映射到Nervos CKB 的Cell上，並利用 CKB 鏈和比特幣鏈上的腳本約束來驗證狀態計算的正確性和變更所有權的有效性——這樣做的好處是使得UTXO的特性能夠在比特幣和Nervos CKB之間無縫銜接。RGB++不僅實現了增強的客戶端驗證、交易合並、共享狀態等，還爲比特幣帶來了無須跨鏈、不損失安全性的圖靈完備合約擴展和性能擴展。

3.3．特別的UTXO，能否造就特別的比特幣生態？

曾經一段時間，比特幣UTXO與以太坊的ERC20之間，似乎有着古典與現代般的區別。UTXO既是比特幣安全可靠（防雙花、可追溯等）的根源，又因擴展性問題限制了比特幣的生態發展，暫時還不能達到以太坊DeFi、NFT以及元宇宙那樣豐富生態場景。

但如果我們反過來思考，UTXO的獨特性是否也會催生不一樣的生態世界？銘文、符文對比特幣UTXO的深度挖掘，使得基於UTXO的資產部署成爲可能，而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，似乎也更有趣，成爲行業新的期待。

縱觀以太坊的發展，從ERC20標准催生了ICO，再到AMM的發展爲DeFi提供了源動力，NFT以及元宇宙的出現，其生態範式逐漸豐滿。但這個過程也不是一蹴而就的，中間的波折坎坷並不少。

比特幣近期的創新，一开始就得到了一定的市場熱度，這是好現象，說明市場對UTXO的潛力抱着很大的期待和信心。但熱度來得快，降溫也是迅速的，符文出現後，自然銘文的熱度就下降。目前銘文和符文都還停留在搶“鑄造”（mints）的階段。鑄造只是开始，後面如何开展應用、豐富生態才是更重要的事。Nervos CKB的情況亦類似，目前的生態應用可以說是對以太坊生態的簡單“復制”。