什么是Stacks？BTC二层网络Stacks可能面临哪些挑战

作者：@EatonAshton2，Beosin安全研究员。

自2023年2月Ordinals协议推出后，BTC NFT的铸造与BRC-20代币的热潮导致BTC网络高度活跃。随之而来的是BTC网络手续费飙升，网络堵塞。此外，BTC网络不支持智能合约的特性限制了更复杂的生态业务发展。市场开始将注意力聚焦在BTC二层网络与应用，以期望捕获BTC生态增长的收益。

本文我们将为大家解读BTC二层网络Stacks，我们将从其架构设计讲到其生态部分，以及面临的挑战问题。

Stacks是什么？

Stacks由Muneeb Ali基于其博士论文创建，该论文仔细介绍了一个围绕BTC构建的互联网框架。早期该项目被称为Blockstack，2020年正式改名为Stacks。它将自己定义为BTC的智能合约层。

架构设计：

Stacks在自己的区块链上执行用Clarity编写的智能合约并在BTC上最终结算交易。两条链通过Proof of Transfer机制交互（具体内容在共识机制介绍），从而利用BTC网络的安全性确保交易安全。

Source: Beosin

由于Stacks的交易数据需要由BTC网络确认，而BTC网络大约每10分钟产生一个新区块，那么Stacks如何扩容和提速呢？

首先，Stacks设计了一种特殊机制，允许Stacks链上产生称为微区块流(microblock stream)的多个小区块，让负责确认Stacks当前区块的矿工充分利用BTC网络产生两个区块的时间间隔，处理更多交易。当比特币确认当前区块时，这些微区块也将实现最终确认，并且下一个Stacks区块会链接到当前最后一个微区块。如下图所示：

Source: Dystopia Labs, Beosin

Mechanism Detail：https://github.com/stacksgov/sips/blob/main/sips/sip-001/sip-001-burn-election.md#operation-as-a-leader

Stacks设定确认微区块的矿工将获得这些微区块手续费的60%，而产生这些微区块的节点将获得手续费的40%，以鼓励矿工打包微区块和避免微区块的滥用。

其次，Stacks目前已推出Hiro HyperChains，可以将其理解为Stacks的Layer2，为开发者提供高性能的区块链开发平台，以满足低延时，高TPS的应用场景。当然，其它种类的子网也将可以构建在Stacks上以应对各种需求。这些子网都会先在Stacks网络确认交易，然后在BTC网络确认最终的状态。

共识机制：Proof of Transfer(PoX)

Stacks采用了一种称为Proof of Transfer(PoX)的共识机制。PoX是两条区块链之间的共识算法，可以看作是Proof of Work + Proof of Burn。与 PoW 一样，PoX 要求矿工花费已有的资源(BTC)，以竞争铸造下一个 Stacks 区块的机会；与 PoB 类似，PoX 要求矿工“燃烧”掉BTC获得STX代币奖励。

PoX 的一个特点是矿工花费的比特币不会被销毁，而是转移给已锁定STX代币的STX代币持有者，这称为Stacking。通过PoX机制，矿工花费BTC竞争Stacks的出块权力，获得STX代币奖励和该区块的交易手续费；STX持有者通过锁定STX代币，获得BTC奖励，目前APY约9%。

Source: https://docs.stacks.co/docs/stacks-academy/proof-of-transfer

Stacks网络会使用一个可验证随机函数VRF随机选择出块者（花费的BTC越多，被选中的概率越大）。当矿工获得Stacks出块权力后，他们会开始打包新的Stacks区块。每个Stacks区块都包含一个指向前一个Stacks区块的哈希指针与指向对应BTC区块的哈希指针，从而将Stacks网络和BTC网络连接起来。

Stacks下一个重要升级Nakamoto会带来哪些变化？

Nakamoto是Stacks下一个重要升级，预计在2023年Q4完成。该升级将优化Clarity语言，引入子网和sBTC。这一升级将为下一次BTC生态的爆发提供比较完善的基础条件。

子网：

Stacks将会引入支持其它编程语言和执行环境的子网，如EVM子网。这会将以太坊上的项目更容易迁移到Stacks网络上，让Stacks捕获EVM链的资金和流量。同时这些智能合约都可以使用比特币作为其资产，并最终在比特币网络上结算。

子网是Stacks的扩容解决方案，通过牺牲一定的去中心化提高网络性能。子网可以选择高网络带宽的矿工节点或是属于子网白名单的矿工节点来处理子网的交易，以确保高性能。

sBTC：