比特币技术栈的演变

作者| 由 Lucas Nuzzi 编译 | 微笑，负责任的编辑 | 颂歌

出品 | 区块链营（ID：blockchain_camp）

在过去的 10 年里，比特币生态系统吸引了大量开发者投入数千小时来改进和完善其底层代码库。 比特币（BTC）基本相同。 原因是定义其货币属性的核心共识规则集保持不变，例如算法通货膨胀和硬编码供应。

随着时间的推移，分叉反复尝试更改这些属性，但所有对抗性尝试都以失败告终。 这是一个痛苦的过程，但也凸显和巩固了比特币的两个优势：没有任何一方可以决定比特币的发展，缺乏中心化控制保护了比特币的货币属性。

发展障碍以及如何克服这些障碍

使比特币成为如此流行现象的价值也使得在比特币之上开发软件比在其他数字资产上更具挑战性。 在不破坏其存储价值的情况下，开发人员可以转换的数据量是有限的。

尽管如此，正如下面的例子所示，比特币仍有可能进行创新，但这需要大量的创造力和耐心。

由于改变比特币的核心层需要一个可能破坏其货币属性的准政治过程，因此创新通常以模块的形式实施。 这种发展类似于互联网协议族的发展，不同协议的不同层专门负责特定的功能。 例如，SMTP 处理邮件，FTP 处理文件，HTTP 处理网页，IP 处理用户地址，TCP 处理数据包路由。 上述每个协议都根据我们当前的经验不断发展。

Blockchain Capital 的 Spencer Bogart 已经发现了这种发展的开端：我们正在见证比特币获得自己的协议套件。 比特币核心层的不灵活性催生了几个专用于各种应用的附加协议，例如闪电网络用于支付的 BOLT 标准。 创新可以增加一些安全性，因为这种分层方法可以最大限度地减少潜在风险。

在下图中，研究人员试图绘制一个最新的计划和相对完整的比特币技术堆栈表示。 从图中可以看出，区块链技术栈的创新正在从layer 2技术全面推进到智能合约解决方案。

注意：但是，此图并不完整，并不代表对图中所列技术的认可。

第 2 层

闪电网络（Lightning Network）是比特币最突出的 Layer 2 技术，最近关于闪电网络采用率的讨论很多。 其中，批评人士指出，在评估闪电网络的用户采用率时，通道数量和锁定的 BTC 总数显着减少。 但这些指标并不是最具代表性的采用衡量标准。

闪电网络被低估的优势之一是其隐私属性。 由于闪电网络不依赖全局状态协调，用户可以使用其他技术和网络覆盖直接进行交易，例如使用 Tor 网络。 主流 Lightning 浏览器无法捕获私人频道中发生的活动。

因此，闪电网络上私人交易量的增加将导致可以公开的交易量减少，从而导致人们错误地认为采用率已经下降。 闪电网络在广泛采用之前仍有大量可用性障碍需要克服，但使用错误的指标来判断网络的当前状态是没有用的。

Layer 2 隐私的另一项最新进展是 WhatSat，它是闪电网络之上的私人消息系统。 该项目是闪电网络守护进程 (LND) 的修改版本，它允许对连接通信实体的私人消息进行小额支付，作为对其服务的补偿。 LND 本身的此类创新实现了去中心化、抗审查和抗垃圾邮件的聊天，例如对闪电网络洋葱路由协议 lightning-onion 的改进。

还有很多其他项目使用闪电网络私密小额支付，包括基于闪电网络的云计算VPS、通过小额交易分享收益的图片托管服务。 研究人员将第 2 层定义为一组可以使用比特币基础层作为仲裁者来协调外部事件和解决争端的应用程序。 因此，比特币区块链上数据锚的话题已经超越了Lightning，微软等公司也率先推出了基于比特币的去中心化ID系统。

智能合约

2010年，由于发现比特币操作代码存在一些错误，中本聪禁用了比特币编程语言Script的部分功能，并删除了协议中原有的比特币操作代码。 随后，有许多项目试图以安全可靠的方式将智能合约功能带回比特币。

经过这么多年的发展，研究人员发现，具有高级表达式的智能合约存在潜在的安全风险。 一般的经验法则是，虚拟机中引入的功能越多，程序的可预测性就越差。 最近，研究人员发现了一些新的智能合约架构方式，可以最大限度地减少不可预测性并提供大量功能。

这些比特币智能合约的新方法之一，被称为 Merklized Abstract Syntax Trees (MAST)，引发了比特币智能合约支持技术的新一波发展。 Taproot是MAST结构的实现，可以让整个应用以Merkle树的形式表现出来，树的每个分支代表不同的执行结果。

最近出现的另一个创新趋势是在比特币交易中实施契约的新架构。 保险箱最初是 Greg Maxwell 在 2013 年提出的一个假设实验，作为一种限制余额使用方式的新方法。 虽然这种方法已经存在了 6 年，但在 Taproot 实施之前，保险箱是不切实际的。 目前，一个名为 OP_CHECKTEMPLATEVERIFY（以前称为 OP_SECURETHEBAG）的操作码正在利用这种技术在比特币中安全地实施保险箱。

保险箱在借贷（和基于比特币的衍生品）的背景下非常有用，因为它能够创建针对特定比特币余额的策略。 但大多数比特币使用的潜在影响远不止借贷。 保险箱使诸如比特币保险库之类的东西成为可能，它在托管情况下提供相当于第二个私钥的功能比特币地址可能重复么，允许用户冻结被黑客窃取的资金。

Schnorr 签名本质上是使这些新的智能合约方法成为可能的技术原语。 还有一些技术还处于理论证明阶段，比如Scriptless Scripts。 无脚本脚本可以使用完全私有和可扩展的比特币智能合约以数字签名的形式表示，而不是操作码。 这些新方法使新的智能合约应用程序能够在比特币之上构建。

近年来，挖矿协议也有很多发展，尤其是矿池成员使用的协议。 虽然比特币挖矿的中心化问题经常被夸大，但矿池运营商拥有的算力结构可以进一步去中心化。

也就是说，矿池运营方可以通过算力分配来决定矿池成员进行哪些交易。 随着时间的推移，一些矿池运营商滥用算力审查交易，挖掘空块，并在未经成员同意的情况下重新分配算力。

修改挖矿协议是为了解决矿池算力集中的问题。 比特币挖矿最重要的变化之一是 Stratum 的第二个版本，这是矿池最常使用的协议。 Stratum V2 是一个完整的协议，它实现了 BetterHash，这是一个辅助协议，使矿池成员能够独立确定他们想要挖掘的区块的组成。

有助于提供稳定性的其他发展包括对哈希率和难度的关注。

隐私

目前，许多新协议正在为比特币带来更多的隐私选择。 也就是说，比特币隐私在未来几年可能更像是一门艺术，而不是一门科学。

总的来说，跨数字资产的私密交易最大的问题是解决方案不够成熟。 关注交易图隐私的隐私资产往往会忽略网络层隐私，而关注网络层隐私的隐私资产往往会忽略交易图隐私。 两个方向都缺乏成熟度和使用性，这使得很容易在P2P网络层或区块链层通过统计分析实现交易溯源。

目前，有几个项目正在努力解决这两个方面之间的界限。

对于交易图隐私，P2EP 和 CheckTemplateVerify 等解决方案就足够了，因为效率比隐私更重要。 CoinJoin 中添加了许多新功能，可以提高用户进行私人交易以降低交易费用的采用率。 在 CoinJoin 中，隐私仍然不是最佳的比特币地址可能重复么，但比特币的可审计性得到了保留，因为可以看到交易金额。

如果降低交易手续费成为用户使用的主要攻击方式，将导致比特币匿名集增加，通过统计分析反匿名会比目前更加主观。

P2P 通信的隐私方面也取得了长足的进步，像 Dandelion 这样的协议正在加密网络中进行测试。 另一种交易中继协议 Erlay 可以提高隐私通信的效率并减少运行节点的开销。 Erlay 提高效率让更多的用户可以轻松完成 IBD 并持续验证链，这对于 ISP 带宽有限的国家非常有用。

这只是开始，进化将继续

总的来说，比特币是一个不断发展的协议集，上述例子只是改进后的比特币技术框架的一部分。 虽然在一组相对严格的规则和价值观内进行开发对于开发人员来说可能非常具有挑战性，但目前只有分层方法才能使这种渐进、有效的改变成为可能。 比特币的政治应该在整个过程中最小化，保护其基本的货币属性。 开发人员也在学习如何在此框架的约束下进行有意义的开发。

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