作者：Mohamed Fouda / 来源
翻译：白话区块链
比特币现货ETF主导了过去几周的讨论。随着一切的平息，社区的注意力回到了在比特币上的建设上。这意味着要回答这个永恒的问题：“如何提高比特币的可编程性？”
目前，比特币第二层（L2）是这个问题最有前景的答案。本文比较了比特币L2与之前的努力，并讨论了一些最有前景的比特币L2项目。
1、捍卫无许可的比特币
由于许多投资者现在可以通过受监管的产品获得比特币暴露，他们可以将BTC用于各种传统金融产品，例如杠杆交易、抵押借代等。然而，这些产品不使用原生的BTC。相反，它们使用由发行者控制的BTC的传统金融表示，而原生的BTC则由托管人锁定。随着时间的推移，传统金融BTC可以成为持有和使用BTC的主要方式，将其从一个去中心化的无许可资产转变为另一个由华尔街控制的资产。比特币原生的无许可产品是抵制比特币被旧金融系统控制的唯一前进之路。
2、构建比特币原生产品
1）L1 应用程序
已经有许多尝试在 L1 上实现额外功能的尝试。这些努力侧重于利用比特币交易携带任意数据的能力。这些任意数据可以用于实现额外功能，例如发行和转移资产和 NFT。然而，这些功能并不是作为比特币协议的一部分构建的，而是需要额外的软件来解释这些数据字段并对其进行操作。
这些努力包括彩色硬币、Omni 协议、Counterparty，以及最近的 Ordinals。在扩展到其他链之前，Omni 最初用于在比特币 L1 上发行和转移 Tether（USDT）。Counterparty 是比特币邮票和 SRC-20 Token的基础技术。
Ordinals 目前是在比特币上使用铭文发行 NFT 和 BRC-20 Token的标准。
自推出以来，Ordinals 取得了巨大的成功，导致超过 2 亿美元的费用。尽管取得了成功，但 Ordinals 仅限于资产发行和转移。Ordinals 不能用于在 L1 上实现应用程序。更复杂的应用程序，例如 AMM 和 Lending，几乎不可能构建，因为比特币 Script 的限制，这是原生的比特币编程语言。
2）BitVM
BitVM 是扩展比特币 L1 功能的一项独特努力，该概念建立在比特币的 Taproot 升级之上。BitVM 的概念是通过保证可以通过欺诈证明在链外执行程序来扩展比特币的功能。虽然 BitVM 可能被用于在链外执行任意逻辑，但实际上，随着链外程序的规模增长，在 L1 上执行欺诈证明的成本会迅速增长。这个问题限制了 BitVM 的适用性，只能用于特定问题，比如信任最小化的 BTC 桥接。许多即将到来的比特币 L2 项目利用 BitVM 来实现桥接。
BitVM 操作的简化图解
3）侧链
解决比特币的有限可编程性的另一种方法是利用侧链。侧链是完全可编程的独立区块链，例如与以太坊虚拟机（EVM）兼容，试图与比特币社区保持一致，并为该社区提供服务。Rootstock、Blockstream 的 Liquid 和 Stacks V1 是这些侧链的示例。
比特币侧链已经存在多年，通常在吸引比特币用户方面取得了有限的成功。例如，Liquid 仅有不到 4500 BTC 被桥接到侧链。然而，一些在这些链上构建的 DeFi 应用程序取得了一定的成功。例如，在 Rootstock 上的 Sovryn 和在 Stacks 上的 Alex。
比特币 L2
比特币 L2 正成为构建基于 BTC 的无许可应用程序的焦点。它们可以提供与侧链相同的优势，但具有源自比特币基础层的安全性保证。关于什么才是真正代表比特币 L2 的持续辩论。在本文中，我们避免了这种辩论，而是讨论了如何使 L2 足够地与 L1 联系紧密，并讨论了一些有前景的 L2 项目的主要考虑因素。
3、比特币 L2 的要求
1）来自 L1 的安全性
比特币 L2 最重要的要求是从 L1 的安全性中获取其安全性。比特币是最安全的链，用户期望该安全性能延伸到 L2。例如，闪电网络已经实现了这一点。
这就是为什么侧链被归类为侧链的原因，它们有自己的安全性。例如，Stacks V1 依赖于 STX Token来确保其安全性。
在实践中，安全性要求很难实现。为了使 L1 安全地保护 L2，L1 需要能够执行某些计算以验证 L2 的行为。例如，以太坊的滚动汇总从 L1 获取其安全性，因为以太坊 L1 可以验证零知识证明（zk 滚动汇总）或验证欺诈证明（乐观滚动汇总）。比特币基础层目前缺乏执行这些操作的计算能力。有提议在比特币中添加新的操作码，以允许基础层验证由滚动汇总提交的 ZKP。此外，诸如 BitVM 等提案试图实现在不对 L1 进行更改的情况下实施欺诈证明的方式。BitVM 的挑战在于欺诈证明的成本可能非常高（数百个 L1 交易），从而限制了其实际应用。
实现 L1 级别安全性的另一个要求是让 L1 具有 L2 交易的不可变记录。这被称为数据可用性（DA）要求。它允许仅监视 L1 链的观察者验证 L2 状态。通过铭文，可以将 L2 TXs 的记录嵌入比特币 L1。然而，这引发了另一个问题，即可扩展性。比特币 L1 每 10 分钟约有 4MB 的块时间限制，数据吞吐量有限，约为每秒 ~ 1.1 KB/s。即使将 L2 交易高度压缩到约 10 字节/交易，假设所有 L1 交易都用于存储 L2 数据，L1 也只能支持约每秒 ~ 100 个交易的组合 L2 吞吐量。
2）从 L1 实现最小信任桥接
在以太坊的 L2 上，与 L2 的桥接由 L1 控制。桥接到 L2，即 Peg-in，实际上意味着在 L1 上锁定资产，并在 L2 上铸造此资产的复制品。在以太坊中，这是通过 L2 本地桥接智能合约实现的。该智能合约存储所有桥接到 L2 的资产。智能合约的安全性来源于 L1 验证者。这使得桥接到 L2 的过程安全且最小信任。
在比特币中，不可能有一个由整个 L1 矿工集体担保的桥接。相反，最佳选择是使用一个多签钱包来存储 L2 资产。因此，L2 桥接的安全性取决于多签安全性，即签名者的数量、其身份以及如何保护 Peg-in 和 Peg-out 操作。改善 L2 桥接安全性的一种方法是使用多个多签，而不是一个持有所有 L2 桥接资产的单一多签。其中包括 TBTC，其中多签签名者必须提供可以在其作弊时被削减的抵押品。同样，拟议的 BitVM 桥接要求多签签名者提供安全保证金。然而，在此多签中，任何签名者都可以发起 Peg-out 交易。Peg-out 交互由 BitVM 欺诈证明保护。如果签名者进行恶意行为，其他签名者（验证者）可以在 L1 上提交欺诈证明，导致对恶意签名者的削减。
4、比特币 L2 格局
5、比特币 L2 项目的主要比较
1）Chainway
Chainway正在构建一个基于比特币的 zk rollup。Chainway rollup 使用比特币 L1 作为数据可用性层，用于存储 rollup 的 ZKP（零知识证明）和状态差异。此外，该 rollup 利用证明递归，使每个新证明聚合了上一个 L1 块上发布的证明。该证明还聚合了“强制交易”，这些交易是 L2 相关交易，通过在 L1 上广播来强制它们包含在 L2 上。这种设计有几个优点：
-通过强制交易，确保了 Rollup 的顺序生成器无法审查 L2 交易，同时赋予了用户通过在 L1 上广播这些交易来包含它们的权利。
-使用证明递归意味着每个块的证明者都必须验证前一个证明。这创建了一条信任链，并保证了无效的证明不能包含在 L1 上。
-Chainway 团队还讨论了使用 BitVM 来确保证明验证和桥接交易（peg-in/out）的正确执行。使用 BitVM 来验证桥接交易减少了对桥接多签的信任假设，使其只需诚实的少数人。
2）Botanix
Botanix正在为比特币构建一个 EVM L2。为了提高与比特币的一致性，Botanix L2 使用比特币作为 PoS 资产来实现共识。L2 验证者从在 L2 上执行的交易中获得费用。此外，L2 使用铭文在 L1 上存储了所有 L2 交易的 Merkle 树根。这为 L2 交易提供了部分安全性，因为无法更改 L2 交易日志，但不能保证这些交易的数据可用性。
Botanix 通过名为 Spiderchain 的去中心化多签系统的网络处理从 L1 桥接。多签的签署者从一组编排者中随机选择。编排者在 L1 上锁定用户资金，并签署一个声明，以在 L2 上铸造相应数量的 BTC。编排者需要提交一个安全保证金才能担任这一角色。在发生恶意行为时，安全保证金是可被削减的。
Botanix 已经启动了一个公共测试网，主网计划于 2024 年上半年推出。
3）Bison Network
Bison 采用主权 Rollup 风格来实现其比特币 L2。它利用 STARKs 技术实现了 zk rollup，并通过 Ordinals 将 L2 交易数据和生成的 ZKP 存储到 L1 上。由于比特币无法在 L1 上验证这些证明，因此验证被委托给用户，在他们的设备上验证 ZKP。
对于 L2 到/从 L2 的 BTC 桥接，Bison 使用 Discreet Log contracts（DLC）。虽然 DLC 受 L1 的保护，但却依赖于外部 Oracle。这个 Oracle 读取 L2 状态并将信息传递给比特币 L1。如果此 Oracle 是集中的，那么它可能会恶意花费在 L1 上锁定的资产。因此，Bison 最终计划转向去中心化的 DLC Oracle 是非常重要的。
Bison 还计划支持基于 Rust 的 zkVM。目前，Bison OS 实现了许多智能合约，例如 Token 合约，可以使用 Bison prover 进行验证。
4）Stacks V2
Stacks 是最早专注于扩展比特币可编程性的项目之一。Stacks 正在进行改建，以更好地与比特币 L1 对齐。本文关注即将在 2024 年 4 月在主网上推出的 Stacks V2。Stacks V2 实现了两个新概念，以改善与 L1 的对齐。第一个是 Nakamoto 发布，更新了 Stacks 共识以跟随比特币区块和最终性。第二个是改进的 BTC 桥接，称为 sBTC。
在 Nakamoto 的发布中，Stacks 中的区块由在 L1 上提交 BTC 抵押品的矿工挖掘。当 Stacks 矿工创建一个区块时，这些区块将锚定在比特币 L1 上，并从 L1 PoW 矿工那里获得确认。当一个区块获得 150 个 L1 确认时，该区块被认为是最终的，不能在没有分叉比特币 L1 的情况下进行分叉。此时，挖掘该区块的 Stacks 矿工将获得 STX 奖励，并将其 BTC 抵押品分配给网络中的 Stackers。这样，任何早于 150 个区块（约 1 天）的 Stacks 区块都依赖于比特币 L1 的安全性。对于更新的区块（< 150 确认），只有在 70% 的 Stackers 支持分叉时，Stacks 链才能进行分叉。
另一个 Stacks 升级是 sBTC，它提供了一种更安全的方法来将 BTC 桥接到 Stacks。要将资产桥接到 Stacks，用户将他们的 BTC 存入由 L2 Stackers 控制的 L1 地址。当存款交易确认后，sBTC 将在 L2 上铸造。为了确保桥接的 BTC 的安全性，Stackers 必须在 STX 中锁定一笔超过桥接 BTC 价值的保证金。Stackers 还负责执行来自 L2 的 Peg-out 请求。Peg-out 请求被广播为 L1 交易。确认后，Stackers 在 L2 上燃烧 sBTC，并协作签署一个释放用户在 L1 上 BTC 的 L1 交易。对于此工作，Stackers 获得之前讨论的矿工保证金作为奖励。此机制称为 Proof of Transfer (PoX)。
Stacks 通过要求许多重要的 L2 交易，例如矿工 PoX 保证金、Peg-out 交易等，都在 L1 上执行，与比特币保持一致。这一要求确实提高了桥接 BTC 的对齐度和安全性，但由于 L1 的波动性和高费用，可能会导致用户体验下降。总体而言，升级后的 Stacks 设计解决了 V1 中的许多问题，但仍存在一些弱点。这包括将 STX 用作 L2 中的原生资产以及 L2 数据可用性，即在 L1 上仅可获得交易和智能合约代码的哈希值。
5）BOB
BOB（Build-on-Bitcoin）是一个旨在与比特币对齐的以太坊 L2。BOB 在以太坊上作为一个乐观的滚动Rollup运行，并使用 EVM 执行环境来实现智能合约。
BOB 最初接受不同类型的桥接 BTC（WBTC、TBTC V2），但计划未来采用更安全的双向桥接，使用 BitVM。
为了与其他也支持 WBTC 和 TBTC 的以太坊 L2 区分开来，BOB 正在构建功能，允许用户直接与比特币 L1 进行交互。BOB SDK 提供了一系列智能合约库，允许用户在比特币 L1 上签署交易。这些交易在 L1 上的执行由比特币轻客户端监视。轻客户端将比特币区块的哈希添加到 BOB 中，以允许简单验证（SPV），确保提交的交易在 L1 上执行并包含在一个区块中。另一个功能是单独的 zkVM，允许开发人员为比特币 L1 编写 rust 应用程序。正确执行的证明可以在 BOB 滚动汇总上进行验证。
BOB 的当前设计更好地描述为一个侧链，而不是比特币 L2。这主要是因为 BOB 的安全性取决于以太坊 L1，而不是比特币的安全性。
6）SatoshiVM
SatoshiVM 是另一个计划推出 zkEVM 比特币 L2 的项目。该项目突然出现，并在一月初推出了 Testnet。关于该项目的技术细节很少，也不清楚背后的开发人员是谁。关于 SatoshiVM 的少数技术文档说明了使用比特币 L1 进行数据可用性、通过支持在 L1 上广播交易来实现防审查，以及使用 BitVM 风格的欺诈证明来验证 L2 ZKP。
鉴于其匿名性，该项目引发了很多争议。一些调查显示该项目与 Bool Network 有联系，后者是一个较早的比特币 L2 项目。
6、比特币 L2 范式中的创业机会
比特币 L2 领域提供了几个创业机会。除了构建最佳的比特币 L2 的显而易见的机会之外，还有几个其他的创业机会。
1）比特币数据可用性层
许多即将推出的 L2 旨在增强与 L1 的一致性。实现这一目标的一种方式是利用 L1 进行数据可用性。然而，考虑到比特币区块大小的硬性限制和 L1 区块之间的长时间延迟，L1 将无法存储所有 L2 交易。这为比特币特定的数据可用性层创造了机会。现有的网络，例如 Celestia，可以扩展以填补这一差距。然而，创建一个依赖于比特币安全或 BTC 抵押品的离链数据可用性解决方案将提高与比特币生态系统的一致性。
2）MEV 提取
除了使用比特币 L1 进行数据可用性外，一些 L2 可能会选择将 L2 交易排序委托给以 BTC 抵押的顺序生成器，甚至委托给 L1 矿工。这意味着任何 MEV 提取都将委托给这些实体。鉴于比特币矿工没有为这项任务配备，有一个类似于闪电网络的公司，专注于比特币 L2 的 MEV 提取和私人订单流，存在机会。MEV 提取通常与使用的虚拟机密切相关，鉴于比特币 L2 尚无共识的虚拟机，这个领域可能会有多个参与者。每个参与者专注于不同的比特币 L2。
3）比特币收益工具
比特币 L2 需要使用 BTC 抵押品进行验证者选择、数据可用性安全和其他功能。这为持有和使用比特币提供了收益机会。目前，有一些工具提供了这样的机会。例如，Babylon 允许抵押 BTC 以保护其他链。随着比特币 L2 生态系统的繁荣，有一个平台聚合 BTC 原生的收益机会的强大机会。
7、总结
总之，比特币是最受认可、最安全、最流动性强的加密货币。随着比特币现货交易基金（ETF）的推出，比特币进入了机构采用阶段，现在比以往任何时候都更重要的是，要保持 BTC 作为一个无需许可、抗审查的资产的基本性质。这只能通过扩展围绕比特币的无需许可应用空间来实现。比特币 L2 和支持这些 L2 的创业生态系统是实现这一目标的基本要素。
来源：原文：https://medium.com/alliancedao/the-bitcoin-l2-opportunity-9d90517da6f8