比特币技术堆栈的进化之路：克服重重阻碍、拥抱创新

自比特币诞生以来的十多年时间中，比特币生态系统吸引的开发者投入了大量精力来改进和更新其底层代码库。在外人来看，比特币几乎没有发生什么改变，这主要归功于定义比特币货币属性的核心共识机制，如通胀算法和固定供应总量一直保持不变。

（图片来源：pxhere）

  跨越重重发展障碍  

由于比特币已经成为了一种颇受欢迎的价值存储方式，相比其他数字资产，开发者在比特币上开发软件要更具挑战性。为了不破坏比特币作为价值存储手段的核心价值，开发者被限制在一定的范围内对比特币进行“更改”。

尽管如此，比特币网络仍有可能进行不断创新。只不过这一过程需要开发者的创造力和耐心。

由于改变比特币的核心层需要一个准政治（quasi-political）过程，而该过程可能会损害比特币的货币属性，因此在比特币网络上进行的创新通常以模块的形式实现。这种开发类似于互联网的协议套件，不同的协议层专门负责特定的功能。比如，SMTP协议处理电子邮件，FTP协议处理文件，HTTP协议处理网页，IP协议处理用户地址，TCP处理路由等。随着时间的推移，这些子协议在不断演化着，从而创造出互联网今天所拥有的极佳体验。

Blockchain Capital的Spencer Bogart简明扼要地表达了比特币的这一发展趋势：我们现在正在见证比特币自身协议套件的发展。比特币核心层的不灵活性催生了几个专门用于各种应用的附加协议，比如闪电网络的支付通道标准BOLT。比特币上的创新是有活力、且相对安全的，因为这种方法尽可能使创新的潜在风险降到了最低。

下图反映了比特币上所有相对较新的举措，展示了较为完整的比特币技术堆栈。当然，下图并没有涵盖所有的创新技术，并且我们对图中技术持中立态度。从第二层技术到新兴的智能合约解决方案，比特币的创新正在全面推进，这一点让人印象深刻。

  第二层网络  

最近有很多讨论谈到了闪电网络的使用率这一问题，闪电网络是人们关注度最高的比特币第二层网络技术。批评人士经常指出，评估闪电网络的用户使用情况后发现，闪电网络的通道数量和锁定的比特币总量出现了明显的下滑。然而，这些衡量标准并不能反映闪电网络的真实采用情况。

闪电网络最被低估的优点之一就是它的隐私属性。因为进行闪电网络交易并不依赖于全球所有的节点。用户通过使用额外的技术和覆盖网络（如Tor）可以进行隐私交易。在私人通道内发生的交易活动不会显示在闪电网络的浏览器中。同样，闪电网络的隐私交易越来越多，那么其可供公开测量的数据就减少，这导致一些观察者错误地得出闪电网络采用量减少的结论。虽然闪电网络在广泛采用之前必须要克服大量的可用性障碍，但是使用具有误导性的指标来断言闪电网络的状态是不可取的。

第二层网络在隐私方面的另一个最新进展是WhatSat的创建，这是一个基于闪电网络的隐私消息系统。该项目是闪电网络守护进程（LND）的一个修改版本，它可以通过闪电网络的微支付，让私有消息中继器的相关服务获得报酬。LND的创新，比如开发者最近对Lightning -Onion（闪电网络的洋葱路由协议）的改进，使得这种去中心化、防审查和防垃圾邮件的聊天成为可能。

还有其他几个项目利用了闪电网络具有隐私属性的微支付功能，从支持闪电网络的云计算VPS到通过微交易获得广告收入的图像托管服务。简单来说，我们将比特币的第二层网络定义为一套应用程序，它可以把比特币的基础层当做法院，让它来调解外部事件并解决争端。除了闪电网络，还有一些项目的数据也锚定在比特币区块链上，比如微软等公司在比特币的基础上率先推出了去中心化的身份识别系统。

  智能合约  

一些项目试图以一种安全且负责的方式将智能合约的功能嵌入到比特币网络中。这是一项重大进展，因为在2010年，当一系列漏洞被揭露后，几个最初的比特币操作码被中本聪从协议中移除（中本聪禁用了比特币编程语言Script的部分功能）。

多年来的经验显示，使用智能合约存在重大的安全风险。比如虚拟机（处理操作码的集体验证机制）的功能越多，它的程序就越不可预测。然而，一些新的智能合约体系结构正在解决上述问题，它们可以在提供强大功能的同时降低合约的不可预测性。

一种名为“Merklized Abstract Syntax Trees?（MAST）”的比特币智能合约的新方法，让越来越多的人开始支持在比特币网络上部署智能合约。MAST的实现包括了Taproot，它支持将整个应用程序表示成Merkle树的形式，其中树的每个分支表示不同的执行结果。

最另一项创新是一种新型比特币交易合约（输出条件）的实施架构。该框架最初来源于Greg Maxwell在2013年提出的一个思想实验，它可以限制比特币余额的使用方式。虽然这个想法已经存在了近6年，但在Taproot出现之前，想实现这个合约是不切实际的。目前，一个名为OP_CHECKTEMPLATEVERIFY的新操作码（以前称为OP_SECURETHEBAG）正在利用这项新技术，方便在比特币网络中安全实施合约。

此外，上述合约在放贷（或许还有基于比特币的衍生品）方面非常有用，因为它们能够在特定的比特币交易余额上实施收回等政策。该技术对比特币可用性的潜在影响远远超出了贷款。合约允许实施比特币金库（Bitocin Vault）之类的功能，该功能相当于在用户托管比特币时提供了第二份私钥，如果黑客攻托管资金，托管用户可以“冻结”被盗资金。

使上述这些智能合约新方法成为可能的技术基础是Schnorr签名。还有一些更尖端的技术正在形成理论，比如Scriptless Scripts，它可以使完全私有、可扩展的比特币智能合约以数字签名、而不是操作码的形式表示。这些新方法可能让跟多智能合约应用程序建立在比特币网络上。

  挖矿  

比特币在挖矿协议方面也有一些有趣的发展。尽管比特币挖矿中心化的问题经常被人们严重夸大，但矿池运营方所保留的算力结构确实可以使比特币网络进一步去中心化。

矿池运营方可以选择所有矿池成员挖出哪些交易，这赋予了他们相当大的权力。随着时间的推移，一些运营方滥用这一权力，他们审查交易，挖出空块并重新分配哈希算力。

为了颠覆矿池运营方在挖矿过程中的控制权问题，开发者对挖矿协议进行了更改。比特币挖矿协议的最重大变化之一是Stratum的第二个版本，这是矿池中最常用的协议。Stratum?实现了BetterHash（一个二级协议）的全面改进，它允许矿工们决定他们所挖区块的组成。

另一个有助于提高比特币稳定性的发展是重新点燃了矿工对哈希速率和难度的兴趣。对于那些希望对冲哈希速率和难度调整波动的矿工们来说，这一点可能特别有用。

  隐私  

与外界的一些观点相反，有大量协议可以为比特币网络带来可供选择的隐私属性。但是，在未来几年的时间里，比特币的隐私性技术可能仍然难以落地。

大解决方案的不成熟成为了数字资产隐私交易的最大障碍。而那些专注于交易隐私性的隐私资产常常忽略了网络级别的隐私性，反之亦然。

值得庆幸的是，有几个项目在这两个方面都有所突破。

P2EP和CheckTemplateVerify之类的解决方案在处理隐私交易所时有不错的效果。作为一种新颖的CoinJoin方法，这些解决方案可以促进用户采用隐私交易，当然，用户的动机仅仅是交易费用少了。那些类似于Coinjoin的技术，其隐私保证仍然不是最优的，因为它们没有屏蔽交易的发送数量，但是这些技术保持了比特币供应的可审核性。

比特币在P2P通信的隐私保护方面也取得了相当大的进展，像Dandelion这样的协议正在加密网络上进行测试。另一个值得注意的开发是Erlay，它是一种替代的交易中继协议，可以提高隐私通信的效率，并减少运行节点的开销。Erlay是一个重要的改进，因为它提高了效率，使更多用户能够轻松完成任务并持续验证区块链网络，特别是在ISP带宽有上限的国家。

  比特币的技术创新之路才刚刚开始  

这些例子只是改变比特币框架的少数举措。总的来说，比特币是一套不断进化的协议。

虽然对开发者来说，在一套要求相对严格的规则中进行创新发展是具有挑战性的，但是我们所看到的分层方法使渐进的、有效的变更成为可能。减少比特币内部的“政治活动”，保护其基本的货币属性，是这一发展过程的必要环节。开发者正在学习如何以一种更有意义的方式在规定的框架内展开工作。

上述观点、想法和意见仅为作者个人观点。

Lucas Nuzzi是Digital Asset Research（DAR）的技术总监。他领导DAR的研究部门，开发关于加密货币生态系统所有领域的原始报告和见解。作为区块链和分布式系统方面的专家，Lucas在数字资产社区中被广泛认可。在2017年共同创立DAR之前，他曾担任过几年的区块链研究员和顾问。

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编译者/作者：Captain Hiro

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