Bitcoin扩展历史总结

古典轻量协议 2012-2014

最早的BTC扩展协议主要都是轻量化的链上原生设计,主要代表思想是染色币和客户端验证技术。染色币[1]思路很取巧,在通用交易区块中嵌入特殊的交易并且被矿工打包进交易池中进行全网共识验证。由于是区块嵌入染色信息,一般都需要一个特殊的客户端提取有用的数据进行重构交易和状态。

链上染色和客户端验证的技术部署轻量且不需要分叉升级,但是由于链上计算和存储受限,只适用于很简单的交易场景。

链下与大区块繁荣发展 2015-2021

为了提升BTC的处理能力和吞吐性能,链下扩容和硬分叉升级成为了俩个主流发展方向,前者设计锚定BTC原生的安全性,后者依赖于新的算力网络。链下扩容从简单的闪电网络[2]发展到了RGB侧链体系[3],开始支持复杂的虚拟机计算,极大的拓展了BTC的吞吐和可编程性,但是如何保证资产安全性依旧是比较复杂的问题。大区块分叉更加直接简单,但是新的算力网络相比较BTC有好大的差异,去中心化的规模直接影响了新网络的安全健壮性。

比较特殊的大区块是Etherum(ETH),继承了BTC的基本协议基础上构建EVM虚拟机,并且获得了社区算力的极大支持。特别是2019开始诞生大规模DeFi应用,将开发者注意力极大的吸引到了ETH上进行开发。此阶段出了ETH,其他的扩容方案和项目满满淡出了开发者视野,甚至和BTC本身进行分庭抗礼

BTC扩展性复兴 2022-2024

随着2022年Etherum 2.0转向了PoS共识协议带来了共识安全的争议,以及DeFi创新速度的放缓,开发者重新将目光转移到稳定且缓慢的BTC生态上。目前BTC的总价值是ETH的10倍,但是开发者生态寥寥无几,蕴含着更大的想象空间。2023年的Ordinals铭文技术[4]是染色币的延续和致敬,将BTC复兴中路重新开启。从铭文的设计思路来看,最大安全化的链上扩容吸引了大量的开发者目光,这种趋势下分叉链或者独立算力网络的接受度明显降低,共识依旧是BTC是最大的安全交易网络。

在这种思潮和认知的启发下,BTC L2概念在参考ETH L2架构上被广泛的关注。这种架构目前在ETH体系下相对比较成熟,但是BTC没有链上合约验证的缺失也给安全协议带来更大的挑战,并且理论上还是没有解决资产二层跨链的安全问题。

除了复杂的BTC L2设计概念,最近半年关于升级BTC链上OP Code的建议再次被关注,优点是链上原生扩展性,安全性比L2要更高,但是受限于BTC的轻架构设计,新的BIP 需要经过长期充分的讨论和共识才能在主网更新上线。

阶段

设计思路

技术路线和进展

古典轻量协议

染色币

链上扩容

客户端验证

2012 Yoni Assia首次提出染色币概念:bitcoin 2.X (aka Colored bitcoin) 2014 ChromaWay -基于填充订单的着色协议(EPOBC),第一个OP_RETRUN使用协议

2013 J.R. Willett 提出MasterCoin ,链下节点状态维护

2013 Peter Todd 提出客户端验证技术: Disentangling Crypto-Coin Mining: Timestamping, Proof-of-Publication, and Validation + single use seal(一次密封条)

链下与大区块繁荣发展

闪电网络

侧链

分叉链

2014 Vitalik Buterin 发布Etherum白皮书,在POW基础上引入EVM虚拟机设计(A Next Generation Smart Contract And Decentralized Application Platform)

2015 Giacomo Zucco 提出 RGB架构(SUS基础上引入了VM)

  • 2023 Prime(RGB的改进侧链 ),提升交易确认时间(10mins -> 10s)

  • 2024 CKB RGB++方案

2016 闪电网络提出(Joseph Poon 和 Thaddeus Dryja发布闪电白皮书,基于中本聪早期方案)

2017 BCH/BSV 区块扩容

2018 侧链Liquid、 RSK步

2021 SmartBCH EVM 兼容链上线

Ordinal BRC

2023 基于BTC Witeness 数据区实现NFT协议

BTC扩展性复兴

L2s

2024 STX 进行主网升级, 主要基于BTC区块锚定验证技术

2023 bitVM白皮书发布(ZeroSyc),基于ZKP进行安全验证

OP Code扩容

babylon Chakra等建议新增OP Code

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