比特幣:科普 | 一文看懂這些年比特幣技術棧中的創新

作者：LucasNuzzi

編譯：比特幣小白

在過去的十年中，Bitcoin已經走了很長一段路。相對于其軟件的第一次迭代，當前實現的質量和可靠性得到了顯著提高。迅速地，比特幣能夠吸引大量的開發人員投入數千小時來改善其基礎代碼庫，有時甚至進行改進和提供一些建議。

盡管如此，比特幣仍然是沒有變的。就像憲法，定義其貨幣屬性的核心共識規則集保持不變。反派一次又一次地試圖改變這些核心屬性，但是迄今為止，所有敵對的接管都以失敗告終。這通常是一個痛苦的過程，但它突出并鞏固了比特幣的兩個最大優點：

1.沒有任何一方可以決定比特幣如何演變

2.缺乏集中控制可以保護比特幣的貨幣屬性

有趣的是，這些規則吸引了加密貨幣和機構投資者。這些規則使比特幣成為前所未有的貨幣。但是，這些規則也使得在比特幣上開發軟件比其他任何數字資產更具挑戰性。本質上，比特幣的憲法授予開發人員有限的工具包，以使他們不會違反其貨幣政策。快速移動和破壞事物的風險太大了。

這意味著比特幣的創新需要創造力，耐心，也許最重要的是自我最小化。畢竟，嵌入在比特幣憲法中的基本規則最終將取代技術。這就是為什么硅谷很難理解比特幣的價值主張，而不僅僅是技術，金融工具或消費者應用。這是技術支持的整個貨幣體系。改變比特幣的憲法要求采取可能侵犯其貨幣屬性的準程序，因此，技術創新被作為模塊來實施。

正如經常指出的那樣，比特幣的創新模塊化方法類似于互聯網協議的發展進程，其中不同協議的各層專門用于特定功能。電子郵件由SMTP處理，文件由FTP處理，網頁由HTTP處理，用戶地址由IP處理，數據包路由TCP處理。網絡協議的7層模型讓互聯網發展了多年，這些協議中在發展中不斷改進，可以為您更多的用戶提供方便的功能。

TRON數字錢包科普資料《波場錢包的現在過去與未來》已上線:據最新消息顯示，由TokenPocket聯合波場TRON官方，以及 TokenPocket 社區志愿者共同撰寫的《波場錢包的現在過去與未來》已正式上線。《波場錢包的現在過去與未來》又稱為波場錢包小白書，詳細介紹了當前TRON錢包與TRON生態密切結合的實例，是目前市面上最為詳細的TRON數字錢包科普資料。波場錢包作為波場公鏈生態中極為重要的入口，是波場生態的重要構成要素。波場錢包從一開始只提供權限管理、轉賬收款、節點投票等基礎功能，到如今不僅可以為用戶提供法幣交易、閃兌和去中心化交易所等方便快捷的交易服務，還能讓用戶直接在錢包上體驗波場上DApp，挖礦、DeFi、Staking等資產增值服務。詳情見原文鏈接。[2020/8/20]

在SpencerBogart系列新興的比特幣技術棧上的出色文章中，他證明了我們現在目睹了比特幣自己的協議組件的開始。事實證明，比特幣核心層不靈活性導致催生了幾種專門用于各種應用程序的附加協議，例如Lightning的支付渠道BOLT標準。創新既充滿活力，又安全，因為這種模塊化方法將系統性貨幣風險降到最低。

比特幣技術堆棧的許多層面都發生了太多事情，要跟蹤新興解決方案非常困難。下圖是嘗試繪制所有相對較新的計劃并展示比特幣技術堆棧的更完整發展的嘗試。它不是詳盡無遺的，也不表示對任何特定倡議都表示贊同。然而，令人印象深刻的是，創新正在各個方面得到推動。包括但不限于目前主流的Layer2技術、SmartContracts(智能合約)解決方案等。

聲音 | CNBC主持人：加密貨幣最大的缺點之一就是難以向外行快速科普:CNBC主持人Ran NeuNer近期發推稱，加密貨幣最大的缺點之一就是很難向外行快速解釋。當人們要求我向他們解釋比特幣時，我知道他們至少需要一個小時才能真正理解。[2019/9/10]

Layer2

最近有很多關于閃電網絡采用率的討論。比特幣最杰出的Layer2技術。批評者經常指出鎖定在Lightning中的頻道數量和總BTC明顯減少。經常用于評估用戶采用率的兩個指標。盡管社區已經在此類指標上達成共識，但必須指出的是，鑒于Lightning的幕后工作方式，它們在根本上存在缺陷。

閃電網絡最被低估的優點之一是其直接的隱私屬性。由于Lightning不依賴于所有狀態更改的全局驗證，因此用戶可以使用其他技術和網絡覆蓋來私下進行交易。在這一點上，我們可以通過分析鏈上渠道開放交易的數量并將其與鏈下公共渠道的數量進行比較，來估計閃電網絡的私人使用百分比。克里斯汀·德克爾估計，有41％的閃電頻道是私人的：

資料來源：ChristianDecker

在這些渠道中發生的活動未被流行的Lightning探索者捕獲。因此，私人使用Lightning的增加導致可公開衡量的內容減少，導致觀察者錯誤地得出結論認為采用率下降了。確實，閃電網絡必須先克服實質性的可用性障礙，然后才能被廣泛采用，但我們必須停止使用誤導性的指標來斷言網絡的當前狀態。正如Decker在最近的柏林閃電會議上的講話中所指出的那樣，即使以上對私有和公共渠道的估計都是有缺陷的，因為采用Schnorr簽名將使渠道開放交易與常規交易無法區分開。

聲音 | 火星人朋友圈科普RAM:火星人在朋友圈發文稱，“什么是RAM？簡單來說就是EOS這個國家的土地，所有的經濟行為都離不開土地。只要EOS的BP們能投票形成一個穩定的供給預期，并且不改變目前的Bancor算法，那么RAM后續的價格有可能會像北上廣深的房價走勢。房價下跌不行，房價過快上漲也不行，EOS的生態越來越像某國了，真有意思。”[2018/7/6]

在Layer2隱私領域中的另一個有趣的最新進展是創建了WhatSat，這是Lightning之上的專用消息傳遞系統。該項目是對閃電惡魔的一種修改，它允許私人消息的中繼者通過小額支付對其服務進行補償。LND本身的創新，例如對lightning-onion的最新改進，實現了這種去中心化，防審查和防垃圾郵件聊天的安全系統。

Lapps或Lightning應用程序的增長證明了這些創新在消費者應用程序中的廣泛應用，從基于Lightning的云計算VPS到通過微交易共享廣告收入的圖像托管服務。那只是Lightning中的Layer2創新。更籠統地說，我們將Layer2定義為一系列應用程序，這些應用程序使用比特幣的基礎層作為眾議院，協調外部事件并解決爭端。因此，將數據錨定在比特幣區塊鏈上的Lapps將會越來越多，比如像微軟這樣的巨頭公司率先在比特幣之上開發了一個去中心化的ID系統。這些舉措增加了對鏈對賬的需求，并有助于比特幣收費市場的長期發展。

智能合約

還有許多項目試圖以安全負責的方式將表達型智能合約功能帶回比特幣。這是一項重大進展，因為從2010年開始，協議中刪除了一些原始的比特幣操作碼。在此之前，出現了一系列可怕的錯誤，導致中本聰本人禁用了比特幣編程語言腳本的某些功能。

中科院自動化研究所將面向大中小學生開展區塊鏈等主題的科普講座:5月21日，新華網訊，今年，中國科學院自動化研究所將舉辦第十四屆“自動化之光”公眾科學開放日活動。屆時，自動化所將面向大中小學生分別開展《腦與智能》、《區塊鏈技術與平行智能》、《大數據時代的視覺智能》、《動畫真奇妙》等4個主題報告，用實例和生動的演示深入淺出地為大家揭示智能技術的原理和奧妙。[2018/5/21]

多年以來，非常清楚的是，具有高度表現力的智能合約功能其實都伴隨著不小的安全風險。普遍的經驗法則是，向虛擬機引入的功能越多，其程序的不確定性就越大，畢竟世上沒有無漏洞的代碼。但是，最近我們看到了比特幣中智能合約體系結構的新方法，該方法可以最大程度地減少不可預測性，同時還提供廣泛的功能。

一種名為MerkleizedAbstractSyntaxTrees的比特幣智能合約新方法的設計引發了新一輪的支持技術浪潮，這些技術試圖優化安全性和功能性之間的權衡。最顯著的是Taproot，它是MAST結構的優雅實現，使整個應用程序都可以表示為MerkleTree，其中樹的每個分支代表不同的執行結果。與Taproot一起出現的是一種稱為Tapscript的編程語言，該語言可用于更輕松地表達與Merkle樹的每個分支相關的花費條件。

最近浮出水面的另一個有趣的創新是用于在比特幣交易中實施契約或支出條件的新架構。這個想法最初是由格雷格·麥克斯韋于2013年提出的一項思想實驗，它是一種限制平衡方式的方法。盡管這個想法已經存在了將近7年，但在塔普魯特出現之前，要實施盟約是不切實際的。現在，一個名為OP_CHECKTEMPLATEVERIFY的新操作碼正在利用這項新技術來潛在地實現在比特幣中安全實施智能合約。

科普時報：區塊鏈與云計算長期發展目標不謀而合:據《科普時報》今日報道，區塊鏈與云計算兩項技術的結合，從宏觀上來說，一方面，利用云計算已有的基礎服務設施或根據實際需求做相應改變，實現開發應用流程加速，滿足未來區塊鏈生態系統中初創企業、學術機構、開源機構、聯盟和金融等機構對區塊鏈應用的需求。另一方面，對于云計算來說，“可信、可靠、可控制”被認為是云計算發展必須要翻越的“三座山”，而區塊鏈技術以去中心化、匿名性，以及數據不可篡改為主要特征，與云計算長期發展目標不謀而合。[2018/5/4]

乍一看，智能合約在放貸的背景下非常有用，因為它們使諸如回扣之類的政策的創建可以附加到特定的BTC余額上。但是它們對比特幣可用性的潛在影響遠遠超出了借貸。智能合約可以實現諸如比特幣保險庫之類的事情，在托管的情況下，該保險庫提供的第二個私鑰等效于允許被黑客入侵的一方“凍結”被盜資金。此技術還有很多其他應用，例如非交互式支付渠道，擁塞控制交易，CoinJoins，它確實值得一個獨立的功能。有關更多信息，請查看JeremyRubin的BIP草案。

另一方面需要注意的是，Schnorr簽名是使所有這些新的智能合約方法成為可能的技術底層。Schnorr激活后，甚至可以對一些更先進的技術進行理論化處理，例如無腳本腳本，該腳本可以使完全私有和可擴展的比特幣智能合約被表示為數字簽名。同樣，DiscreetLogContracts還采用了將智能合同的執行結果表示為數字簽名的想法，以實現更好的隱私性和可伸縮性。總之，這些新方法可以使新穎的智能合約應用程序構建在比特幣之上，而Schnorr是其基礎。

比特幣挖礦

比特幣挖礦協議中也有一些有趣的進展，尤其是那些由礦池成員使用的協議。即使比特幣挖礦中的集中化問題經常被夸大，但確實，礦池運營商保留的權力結構可以進一步去中心化。即，礦池操作員可以決定所有礦池成員將進行哪些交易，從而賦予他們相當大的權力。隨著時間的流逝，一些運營商濫用了這種能力，即未經交易者授權就檢查交易，挖掘空塊并將散列輸出重新分配給其他網絡。

值得慶幸的是，有些技術正在試圖顛覆這種權力結構。比特幣挖礦最重大的變化之一是Stratum的第二版，這是挖礦池中使用最廣泛的協議。StratumV2是一個完整的檢修，實現了BetterHash，該協議使采礦池成分能夠決定他們將要開采的區塊的組成，而不是相反。StratumV2還實現了一些優化，并允許采礦池要素更好地進行溝通和協調。

礦池行業中另一個有助于提高穩定性的有趣發展是重新引起了人們對哈希率和難度衍生工具的興趣。這些對于希望對沖哈希率波動和難度調整的套期交易尤其有用。盡管這些衍生產品尚未生產，但這標志著比特幣采礦業工業化的有趣發展。

隱私

在我們發布了有關Schnorr簽名的報告之后，一些隱私型Token的倡導者對有人建議在某個時候在比特幣中實現足夠的隱私權感到憤怒。盡管此建議可能會圍繞隱私資產的長期價值主張挑戰這些觀點，但仍有許多新興協議可以為比特幣帶來更好的隱私化。盡管比特幣中的隱私可能將繼續是一門藝術，而不是一門科學，但在這方面有一些有趣的創新值得一提。

在我們研究特定的隱私創新之前，重要的是要強調指出，跨數字資產進行私人交易的最大障礙是大多數解決方案都是不成熟的事實。專注于交易方式的隱私，通常會忽略網絡級別的隱私，反之亦然。這兩個向量都缺乏成熟度和使用率，這使得通過P2P網絡層或區塊鏈層的統計可追溯性分析，交易更容易匿名化。

值得慶幸的是，有幾個項目在這兩個方面都提出了新的要求。

當涉及交易隱私時，P2EP和CheckTemplateVerify之類的解決方案很有趣，因為隱私已成為效率的副產品。作為CoinJoin的新穎方法，這些解決方案可以提高用戶對私人交易的采用，而這完全是由較低的交易費用推動的。盡管在CoinJoin模型下，隱私保證仍然不是最佳選擇，但是不受屏蔽的發送金額仍然可以受益，因為它們保留了比特幣供應和自由流通量的可審計性。

如果較低的交易費用成為誘因并導致比特幣匿名集增加，那么通過統計聚類分析進行的匿名化將比現在更加樂觀。一些區塊鏈分析公司已經能夠欺騙執法機構，使他們相信UTXO屬于特定用戶的可能性很高，但是底層模型已經非常細微和脆弱。如果大多數UTXO成為CoinJoin輸出，則可能會破壞現有的集群方法。

在此之前，在可用性方面需要做大量的工作，以便所有的比特幣用戶，無論是否精通技術的人，都可以平等地使用隱私機制。除了P2EP和CheckTemplateVerify之外，可用性的最新發展是SNICKER的提議，這是一種與不信任的對等方生成CoinJoins的新穎方法。SNICKER結合了多種技術，可授予用戶訪問CoinJoin交易的權限，而無需與他們的對等方信任或交互。

旨在提高P2P通信的隱私性和效率的協議中，進展也很明顯。在2019年期間，隱私保護網絡協議Dandelion已在多個加密網絡上成功測試。即使就整個P2P通信而言，事務傳播中的隱私并不是靈丹妙藥，但像Dandelion這樣的協議仍可以通過隱藏廣播事務的節點的原始IP地址來有意義地提高用戶隱私。

值得一提的是，比特幣網絡堆棧的最終發展是一種稱為Erlay的新交易中繼協議。盡管Erlay仍處于早期開發階段，但它是一項重要的創新，因為它可以大大降低運行比特幣全節點的帶寬要求。如果實施，Erlay的效率提高將使用戶能夠參與帶寬密集的事務中繼，并持續驗證鏈，尤其是在Internet服務提供商對帶寬設置上限的國家。

總結

以上技術僅僅是比特幣技術迭代過程中的冰山一角，追蹤比特幣中發生的所有創新都非常困難，而這篇文章只是表面上的一小部分。這將我們帶到了本文的主要內容：總體而言，比特幣是一套不斷發展的協議組件。比特幣的發展就像美聯儲一樣，都在慢慢完善整個體系，而又不受外界的影響，發展成數字貨幣世界中的一股清流。

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