比特币智能合约权威指南

访客区块链 2024-05-12 106浏览 0

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作者：Lorenzo Protocol 来源：medium 翻译：善欧巴，果米财情

比特币智能合约权威指南

虽然比特币最初推出的目的只是为了成为一个全球性的点对点数字现金系统，但自早期以来，加密货币的前景已经远远超出了最初的用例。

许多额外的用例都是在具有更具表现力的脚本语言的替代区块链上开发的，例如以太坊和 Solana，因为比特币脚本在整体功能方面相当有限。

通过使用用一些更具表现力的加密货币脚本语言编写的智能合约，替代区块链已经能够吸引数百万用户，这些用户的兴趣不仅仅是观看数字上升或进行不受审查的交易。

但智能合约到底是什么？为什么所有这些发展都发生在比特币网络之外？比特币是否有可能采用区块链技术的所有这些替代用例？让我们仔细看看比特币和智能合约之间日益增长的交叉点。

了解智能合约

智能合约是由代码而不是传统法律体系或其他集中机构强制执行的任何类型的合约。该代码通常部署在分散的、基于区块链的网络上。早在 1994 年，著名密码朋克 Nick Szabo就首次讨论了智能合约，大约 20 年前，这个概念因以太坊的推出而得以普及。

智能合约的范围可以从最简单的实现到高度复杂的实现。例如，可以说标准的比特币交易是智能合约。一旦比特币用户使用其私钥签署了交易，则通过区块链强制将该比特币转移到另一个地址。另一方面，各种区块链网络上的去中心化金融（DeFi）协议可以将一系列不同的智能合约组合成更大的应用程序，例如创建基于衍生品的合成代币以及与自动化做市商进行去中心化交易。

应该指出的是，在过去的十年里，智能合约一词已经扩展到几乎包括金融界中密码学的任何使用，因为许多平台更多地使用它作为吸引投资的流行词。例如，可以说，所谓的智能合约，其中涉及一些受信任的第三方（通常以预言机的形式）作为其设计的一部分，并不是真正的智能合约，因为该合约的执行基本上掌握在手中第三方的。换句话说，代码执行的预期结果不一定是这些场景中的最终法则。

智能合约的优点

那么，为什么有人会使用区块链上的智能合约，而不是由当地法律体系支持的传统协议呢？智能合约的一些主要潜在优势包括：

没有“可信”第三方：最真实形式的智能合约不涉及任何可信第三方来解决争议。正如萨博曾经写道的那样，受信任的第三方是安全漏洞，它们可能会造成成本、审查等方面的问题。缺乏第三方也是智能合约实现其他一些优势的基本特征。

提高透明度：通过在公共区块链上发布智能合约，任何人都可以免费验证合约规则以及这些规则的执行方式。这可以提高透明度，而传统合同中存在的等效系统则不存在这种透明度。例如，全世界都可以查看在Uniswap这样的去中心化交易所上发生的所有交易。

增加隐私：智能合约同时提供透明度和隐私似乎是矛盾的，但智能合约系统可以根据不同的目标来构建。比特币智能合约的核心理念是在区块链上留下尽可能少的信息，这为参与这些合约的人提供了更大程度的隐私。例如，如果区块链观察者无法判断链上比特币交易是标准支付还是闪电网络通道的开放，这将是有利的。此外，一些智能合约设计（例如CoinJoin）是专门为提高用户隐私而构建的。

不变性：智能合约一旦部署在区块链上，就无法更改（除非智能合约的初始设计允许）。这使得各方能够准确地了解合同规则在所有潜在结果中将如何实施。当然，应该指出的是，智能合约与底层区块链一样不可变，正如2016 年通过硬分叉对以太坊上的 DAO（又名 Genesis DAO）的黑客攻击所逆转的那样。

提高速度和效率：虽然传统合同可能涉及手动文书工作和法律程序，但一旦满足最终解决的触发因素，智能合同就可以立即完成。

更低的成本：根据用例，在区块链上发布的智能合约可以提供比其他选项更低的成本。例如，通过稳定币而不是银行电汇发送交易通常更便宜。也就是说，智能合约并不是在所有情况下都是更便宜的选择，因为与公共、去中心化区块链的交互可能比集中式数据库的成本要高得多。就像智能合约本身一样，区块链已经成为一种流行语推动的技术，人们有时出于欲望而不是必要而转向它。

无边界：智能合约在区块链上发布，通过互联网在全球、无需许可的基础上运行。这意味着来自世界各地的任何两方都可以就合同条款达成协议——即使他们位于传统上合作不佳的不同司法管辖区。

比特币有限的脚本语言

与普遍看法相反，如今比特币上存在智能合约。许多人将智能合约更多地与以太坊和 Solana 等其他区块链联系起来的原因是，比特币有限的脚本语言意味着在基础区块链上可以完成的事情是有限的。

在以太坊中，编写去中心化应用程序基本上没有限制，因为开发人员可以从头开始编写智能合约。在比特币中，每个智能合约的原语在被证明在安全权衡方面有用且值得之后，会随着时间的推移根据需要有效地添加。

例如，OP_CHECKLOCKTIMEVERIFY (CLTV) 和 OP_CHECKSEQUENCEVERIFY (CSV) 操作码被添加到比特币中，因为它们可以用作闪电网络的构建块，这被视为比特币支付的关键扩展突破。另一方面，复杂的、基于智能合约的应用程序（例如 Uniswap 和 Maker）根本无法在当今的基础比特币区块链上构建，因为开发它们所需的工具在 Bitcoin Script 中不存在。

值得注意的是，比特币脚本的限制是比特币创造者中本聪有意实施的。比特币最初推出时附带了额外的操作码，例如OP_CAT，但这些操作码在网络上不再活跃，因为中本聪出于安全考虑而停用了它们。比特币通过这一设计决策能够避免的一些问题包括防止稳定币发行者获得对网络的不必要的控制以及与矿工可提取价值（MEV）相关的潜在问题。

也就是说，现在可以通过各种机制在比特币上编写一些智能合约。以下是一些可以使用当前形式的比特币脚本编写的更值得注意的智能合约类型：

多重签名地址：多重签名地址是一个比特币地址，如名称所示，需要多个签名才能发送交易。例如，公司或组织可能要求三分之二的高管签署财务部门的每笔交易。这是一种存在于许多比特币应用程序基础上的智能合约，可实现改进的钱包安全性、联合侧链和闪电网络等功能。

时间锁定交易：时间锁定交易用于防止在未来某个时间之前花费某些特定的比特币。例如，有人可以使用这种类型的智能合约来防止自己在以后花掉自己的积蓄，或者阻止亲人在达到某个区块高度之前花掉自己的遗产。除了 nLockTime 参数之外，CLTV 和 CSV 是启用此智能合约功能的两个操作码。这些操作码也是闪电网络和跨链原子交换的关键构建块，其中加密证明用于证明已做出链下支出承诺。

代币元协议：虽然代币产品直到以太坊实施才真正开始流行，但现实是自 2013 年左右以来，用于在比特币之上发行替代资产的各种元协议就已存在。最初称为彩色币，元协议用于直到 2023 年序号和铭文的发明，比特币的代币发行才得到了广泛的应用。也就是说，Tether USD 是迄今为止世界上市值最大的稳定币，最初是在名为 Mastercoin 的比特币元协议上发行的（现在是奥姆尼）。用于在比特币上发行可替代和不可替代代币 (NFT) 的其他元协议包括 Stamps、RGB、Taproot Assets、Runes 和 Counterparty。

离散日志合约（DLC）： DLC 是比特币对智能合约预言机问题的回答，其中必须信任第三方来决定两方或多方之间的赌注结果。这种机制为此类赌注提供了大量的隐私和可扩展性，因为绝大多数数据都是在区块链之外处理的。值得注意的是，智能合约的预言机不一定知道投注的细节。DLC 可用于在基础比特币区块链和闪电网络上创建金融衍生品。

应该指出的是，有时也会组合多个比特币智能合约来创建更先进的上层协议。例如，多重签名地址和时间锁定交易都用于创建闪电网络。

比特币对私密、高效的智能合约的愿景

尽管比特币的基础协议层很难改变，但随着时间的推移，网络的共识规则已经发生了一些变化，以启用额外的智能合约功能。例如，虽然多重签名地址在当今的比特币网络上非常常见，但它们在协议的原始版本中并不可用。

2021 年，比特币中添加了一项名为 Taproot 的改进，旨在增强智能合约的隐私性和效率。事实上，就最大限度地减少永远存储在比特币区块链中的与智能合约执行相关的信息量这一设计目标而言，这一改进是向前迈出的一大步。除了极其注重安全性之外，比特币智能合约往往以链下方式实现，这样可以最大限度地提高隐私性和可扩展性。

Taproot 升级恰逢比特币添加 Schnorr 签名，这使得多重签名交易看起来与区块链上传统的单签名交易没有什么不同。这意味着，例如，闪电网络通道的打开或关闭看起来与正常的链上交易相同，其中鲍勃只是向爱丽丝发送一些比特币。除了通过使用签名聚合来减少需要使用的块空间量之外，这使得很难理解比特币用户链上交互背后的真正含义。

此外，默克尔化抽象语法树（MAST）的使用使得只有智能合约的执行形式才会在区块链上显示。虽然特定智能合约可能会产生许多潜在的不同结果，但 MAST 通过仅发布与智能合约执行的最终结果相关的数据来提高隐私性和可扩展性。然而，应该指出的是，当存在某种需要通过恢复到区块链来解决的链下智能合约纠纷时，会披露更多数据。

Taproot 还使得未来引入新的操作码变得更加容易，这些操作码可以用作更具表现力的智能合约的构建块。Tapscript 是通过 Taproot 升级引入的，它还附带 OP_SUCCESSx 操作码。这些实际上是未来操作码无缝添加到比特币的占位符。

话虽如此，值得一提的是 Taproot 是对比特币进行的最后一个软分叉更改。随着时间的推移，对比特币进行此类改变变得更加困难，因为网络的协议规则慢慢走向僵化。随着比特币用户群的增长并变得越来越多样化，协调比特币脚本语言的变化即使不是不切实际，也可能变得更加困难。

次级层上的比特币智能合约

作为比特币开发者限制与基础区块链层交互的愿望的一部分，多年来，将加密货币扩展到数十亿潜在用户的多层方法一直被认为是正确的前进道路。值得注意的是，在过去几年中，以太坊也将重点转向了第 2 层 (L2) 网络。

涉及比特币资产的大部分金融活动不一定需要基础比特币区块链提供的高度去中心化和审查阻力，因此让用户通过智能合约选择进入构建在基础层之上的二级网络是有意义的。

当今比特币上最著名的 L2 网络是闪电网络，目前主要专注于支付用例。虽然闪电网络本身是建立在许多不同的比特币智能合约之上的，但这个 L2 在启用额外的智能合约功能方面并没有提供太多功能。然而，闪电网络确实允许存在于比特币基础层的智能合约（例如代币化和 DLC）在更快、更便宜的链下环境中运行。

就比特币智能合约功能的扩展而言，到目前为止，大部分活动都是在联邦侧链上进行的。Liquid是一种与比特币本身非常相似的侧链，具有各种附加功能和操作码。另一个侧链以Rootstock的形式出现，它与以太坊虚拟机（EVM）兼容，这意味着任何以太坊应用程序都可以部署在侧链上。

虽然 Liquid 和 Rootstock 在智能合约中使用比特币方面进行了更多实验，但这些平台的采用率却相当低。这可能是由于多种原因造成的，例如不喜欢联合侧链安全模型，或者基础比特币区块链的费用在总体方案中仍然相对较低。当然，许多智能合约系统无论如何都会重新引入某种形式的交易对手风险，通常以可信预言机的形式出现。话又说回来，许多比特币用户普遍倾向于简单地持有比特币，而不是重新引入金融风险。

由于Babylon和BitVM等创新，替代侧链安全模型现在成为可能，这导致了基于权益证明 (PoS) 模型的发展。这些新形式的 L2 比特币网络是否能够比以前的侧链迭代获得更多关注还有待观察，但 L2 实验的水平在未来几年必将提高。

当然，也可以认为其他第一层区块链网络，例如以太坊和币安智能链，也可以被视为比特币的第二层网络。事实上，通过 Wrapped Bitcoin (WBTC) ERC-20 代币转移到以太坊的比特币数量使闪电网络、Liquid 和 Rootstock 的总规模相形见绌。一些网络在侧链和替代加密货币网络之间的灰色地带运行，例如Stacks，其中存在一种新的本地加密货币，同时专注于使用比特币作为货币。

当今比特币智能合约的流行应用

虽然今天在技术上可以通过比特币上的智能合约构建去中心化应用程序，但现实是，目前没有很多流行的例子可以被称为成功的项目。WBTC 是一些最大、最著名的 DeFi 项目（例如 Uniswap 和 Aave）中使用的流行代币，但在直接构建此类应用程序时，还没有产品与市场契合的例子比特币本身。

也就是说，到目前为止，在使用比特币智能合约构建去中心化应用程序方面，存在三个值得注意的亮点：Sovryn、闪电网络和 Ordinals。

Sovryn

Sovryn是一款比特币应用程序，它基本上支持人们在以太坊上构建的各种应用程序中可以找到的所有功能。Sovryn 最初部署在 Rootstock 上，预计在不久的将来也将部署在Build on Bitcoin上。DeFi 应用程序拥有比特币用户在 DeFi 活动方面可能想要的一切，包括去中心化交易所、抵押品支持的稳定币、NFT、借贷、去中心化自治组织 (DAO)、质押等等。

早在 2021 年 11 月， Sovryn协议锁定的总价值 (TVL) 就达到了约 1.6 亿美元的峰值，截至撰写本文时，该金额的一半左右锁定在 DeFi 应用程序中。

闪电网络

虽然闪电网络长期以来一直被誉为比特币迄今为止主要的 L2 开发，但迄今为止它实际取得的成功程度还有待商榷。虽然闪电网络上发生的支付比许多以支付为主的山寨币更多，但显然仍有一些问题需要解决。事实上，许多最受欢迎和值得注意的闪电钱包，例如中本聪钱包和Chivo 钱包，都以完全托管的方式运行。

在任何时候，闪电网络中锁定的比特币数量相对较少，这通常被认为是其采用失败的证据，但现实情况是，TVL 并不是衡量比特币成功与否的非常有用的指标。支付协议。目前，闪电网络中的大部分活动都是围绕与Nostr和游戏相关的低价值交易建立的，这些用例不需要太多比特币在网络上，特别是考虑到同一个比特币可以重复用于多次支付在有意识的循环经济中。

序号和铭文项目

根据过去一年左右比特币交易费用的暂时飙升，序号和铭文引起了广泛的关注和争议。虽然一些比特币用户将序数视为比特币 NFT 概念的健康整合，但其他人则认为铭文占用的大量区块空间只不过是垃圾邮件。

除了类似 NFT 的 Ordinals 系列之外，还有许多 Meme 代币通过此过程推出。根据 CryptoSlam 的数据，截至 2024 年 4 月，比特币现已成为 NFT 销量最大的区块链，而 Ordinals 概念一直是这一现象背后的关键驱动力。

比特币智能合约的未来

对比特币进行更改可能极其困难，但通过软分叉为比特币引入额外的智能合约已经取得了一些进展。此外，还有大量上层网络开发正在进行中，这些开发将与现有的基本比特币协议很好地配合。毫无疑问，闪电网络、侧链和其他现有的比特币智能合约系统也将得到改进。

虽然目前大多数智能合约活动都发生在以太坊及其第 2 层网络上（甚至涉及比特币的活动），但从长远来看，比特币作为资产和智能合约作为技术的合并可能会改变当前的范例。

新的操作码会软分叉到比特币中吗？

当比特币网络于 2009 年 1 月首次推出时，比特币网络的基本规则在某种程度上肯定是“一成不变”的。然而，通过向后兼容的软分叉，协议会不时地进行一些细微的改变。多重签名地址、与闪电网络相关的智能合约、隔离见证和 Taproot 都通过这种方法来到了比特币，并且在以太坊中出现了许多关于可以添加到比特币脚本中的新智能合约的提案。

契约

比特币契约将允许用户更好地设定如何、何时或何处发送比特币的条件规则。例如，契约可能只允许在特定时间段过后将一些比特币花费到某些特定地址。有效增强对比特币支出条件的控制和增加限制的能力可以实现各种不同的用例，并改进当今比特币上已经存在的智能合约系统。

过去几年，各个比特币开发商发布了几项契约提案。一些最著名的比特币契约提案包括OP_CHECKTEMPLATEVERIFY (CTV) 和 OP_CAT，其中第二个提案在被中本聪停用之前在比特币的原始版本中可用。比特币开发者一直在争论许多不同契约提案的优点，因为他们希望在增加可编程性之间取得适当的平衡，而又不会增加太多可能增加比特币攻击面的复杂性。此外，有人表示，增加契约根本不值得进行安全权衡，因为没有经过验证的用例。

契约的潜在用例

长期以来讨论的契约的关键用例之一是保险库的概念，它将提供额外的一层保护，防止盗窃和黑客攻击。其基本思想是，某个地址中持有的比特币只能以预定的方式使用，从而抑制攻击者的积极性。例如，可能需要将资金发送到中间地址，然后再发送到用户选择的任何地址，并且还向该中间地址添加时间锁，以允许比特币的合法所有者防止盗窃企图。如今，比特币上可以实现简单版本的金库；然而，如果比特币有契约，它们可以变得更加高效和安全。

契约还可以对现有的第 2 层比特币网络（例如闪电网络和侧链）进行一些改进。就闪电网络而言，契约可以实现改进，例如通道工厂，它允许闪电用户以较低的频率与基础比特币区块链进行交互，从而降低总成本。对于侧链，契约可能有助于提高各种双向挂钩机制的安全性和效率。还存在改进以隐私为中心的协议（例如CoinSwap）、开发拥塞控制以及改进现有的其他 L2 网络（例如Ark和Mercury Layer）的潜力。

传动链

如前所述，比特币上已经存在侧链；然而，当前的实现依赖于基于多重签名地址背后的签名者联盟的安全模型。还有基于权益证明的模型即将上线，但驱动链将提供第三种选择，其中侧链上的资金由比特币矿工控制。

目前，驱动链是一个极具争议性的提议，但比特币用户群的某些部分认为，它们是解决双向挂钩问题的最佳解决方案，并将为侧链提供最高程度的审查阻力。批评者认为，驱动链通过将大量比特币置于矿工的集体手中，改变了基础网络层面的博弈论。也就是说，这里的最终目标是使低信任度的比特币侧链能够对智能合约和其他用例进行更高水平的实验。

值得注意的是，现在可以通过 BitVM 实现驱动链的一个版本；然而，通过引入两个比特币改进提案（BIP）： BIP 300和BIP 301，它将变得更加安全。

Simplicity

Simplicity 是 Blockstream 开发的一种先进的高级比特币脚本语言，可提供形式验证和更具表现力的智能合约。Blockstream 首席执行官 Adam Back 将简单性集成到比特币中被称为潜在的“最终软分叉”，因为它可能会导致基础协议僵化。

在简单的比特币世界中，比特币智能合约的开发将更像在以太坊世界中那样，开发人员可以自由地编写他们想要的任何智能合约。简单性还提供了形式验证，这意味着智能合约在使用之前可以被证明其行为完全符合预期，这可以限制安全问题和错误。以太坊的 Solidity 脚本语言不存在这一功能，多年来大量容易出错的智能合约导致了价值数十亿美元的损失。如今，将 Simplicity 添加到比特币中会被视为极具争议性，但预计会在 2024 年的某个时候将其添加到 Liquid 侧链中。

更好的比特币侧链

展望未来，侧链将成为比特币智能合约开发方面值得关注的关键领域，因为这些 L2 网络能够提供更多的实验。随着比特币继续通过多层方法进行扩展，很可能会尝试大量新的侧链概念。

仍然有很大改进空间的关键问题是双向挂钩，它使比特币能够在基础链和 L2 网络之间来回移动。在足够长的时间内，某种基于零知识证明的系统可能会成为这些比特币二级层的最终挂钩机制。

闪电网络将继续发展和扩张

就其功能集而言，闪电网络仍然相当基础；然而，这种情况在不久的将来肯定会改变。闪电网络的两个最新发展可能会导致更高水平的采用，那就是 Taproot 资产和 DLC。过去几年，稳定币一直是加密货币市场采用的关键领域，自从链上费用上涨以及 Tether USD (USDT) 慢慢转向替代网络以来，比特币生态系统就错过了这个机会。

通过 Taproot Assets（以及其他类似协议），稳定币可以在比特币上发行并通过闪电网络发送，使其成为以太坊和 Tron 等其他一些区块链网络的更快、更便宜的替代品。借助 DLC，可以在闪电网络上启用与美元挂钩的持股和信任最小化衍生品等用例。

如前所述，在比特币中添加契约提案或简单性也可以帮助闪电网络在使用基础比特币区块链方面变得更加高效，并且在扩展方面仍有大量工作要做这个 L2 网络面向全球潜在的数十亿用户。

展望未来，闪电网络可能会更多地充当粘合剂，允许用户基本免费地在各种 L2 比特币网络之间即时交换。也就是说，就网络上的资金如何在基础层托管而言，闪电网络被视为具有最少信任假设的 L2，因为闪电交易只是尚未广播和包含的自我托管比特币交易在一个块中。

还有类似于闪电网络的技术正在上线，可以为特定用例提供替代选项。Fedimint是一个基于联合比特币托管（类似于 Liquid）的电子现金系统，可实现快速且廉价的匿名交易。此外，Ark是一个更新的概念，可以解决闪电网络中发现的一些流动性和隐私问题。

闪电网络目前的形式仍然存在一些局限性，并且绝对不是将比特币扩展到全球人口方面的灵丹妙药。相反，它是允许任何人使用比特币同时保持一定程度的去中心化和审查制度的潜在工具之一。