解锁比特币生态：必读指南

撰稿：Echo, Infinitas

指导：洪蜀宁

随着 Web3 Labs 与 Waterdrip Capital 共同发起的 Satoshi Lab 实验室正式在香港成立，比特币生态系统的讨论热度在整个加密市场中逐渐攀升。在比特币脚本上利用客户端验证方案构建智能合约，同时兼容具备无限可扩展性的闪电网络进行通道交易，可能成为在同时保证 “安全性，去中心化，可扩展性” 三角上的区块链大规模应用方案。

本文将针对比特币生态一些基础层面概念进行科普讲解。从阻碍大规模应用的“区块链不可能三角”，到克服“不可能三角的比特币“闪电网络”，到目前对比特币脚本的解决方案及 UTXO 模型原理。

是什么阻碍了区块链的大规模应用？

以太坊创始人 Vitalik Buterin 和巴比特创始人长铗均提出过，“区块链网络无法同时实现安全性、去中心化和可扩展性”，即“区块链不可能三角”。“不可能三角”的难题，长久以来阻碍了区块链的大规模应用。

在保障安全性的基础上，以太坊过去十年将重心放在发展去中心化，并在底层公链的基础设施层不断创新，以拓展以太坊公链的可扩展性。为了实现这个目标，以太坊十年间也迭代出各种空气算法，分片，Rollup 等技术。

但对于可扩展性难题，从以太坊及其 Layer 2 的尝试来看，似乎只要仍在解决方案局限在区块链上，性能就会存在上限的。即便是我们目前可见性能最强的区块链，仍难突破 TPS (每秒交易量) 上限，离百万级 TPS 的大规模商业应用的要求，和全球工业级实现数亿级 TPS 的目标仍有巨大差距。对于主流公链，不论是以太坊还是比特币，都面临一个瓶颈——“如何解决可扩展性？”

闪电网络是如何运作的？

闪电网络利用链下计算的方式，即 “支付通道 (Payment Channel)”，彻底解决了“不可能三角”的可扩展性问题——只要建足够多的通道，就可以跑任意多的并发交易。

闪电网络原理

以银行体系作比喻，如果 A，B 两人开户转账。当两个人在相同银行时，在同一个银行内部清算。而当 A，B 两个人不在同一个银行时，需要通过央行执行跨行结算操作。

闪电网络模仿了银行清算的方式：用户 A 和 B 通过闪电网络在两者之间开通闪电通道。通道开启时，A 和 B 利用通道直接在闪电网络进行清算，而不需要在比特币区块链上结算。只有当通道关闭时，A 和 B 才需要跨越闪电网络，在比特币区块链上结算。

闪电通道操作流程

1. 缴纳准备金：类比传统场景下银行开户需要提前缴纳准备金，开通闪电网络通道也需要缴纳比特币准备金。

2. 链下交易记账：通过闪电网络每笔交易逐笔记账，每一笔记账都要签订一个惩罚协议。

3. 链上结算记录：关闭闪电通道后，把历史交易数据一次性封装打包结算，最终发送到比特币区块链上。

闪电网络如何避免链上欺诈

如果在通道交易过程中，A 执行欺诈行为 —— 提前关闭通道结算比特币。那么通道关闭时，比特币链上会立刻产生一笔欺诈交易。基于比特币链的开放性，B 就可以及时观察到，并用提前签订的惩罚协议对 A 进行惩罚。惩罚内容就是没收 A 所有准备金。

闪电网络的大规模应用瓶颈

理论上闪电网络实现了无穷大的可扩展性，克服了区块链不可能三角。但阻碍闪电网络实现大规模应用最关键的问题是：闪电网络使用和比特币相同的脚本，而比特币链上没有智能合约，只有简单的脚本，无法承载复杂应用。即比特币链是图灵不完备的，图灵完备的意味着理论上可以解决任何计算性的问题。使用图灵完备的脚本语言，可以在逻辑上做到和其他编程语言兼容，并在理论上能够实现任何其他语言所能实现的逻辑，以及最大限度的复制现实的商业逻辑。比特币区块链上没有智能合约，更不用说基于智能合约搭建应用。所以闪电网络需要克服的最大问题就是“如何在比特币上实现智能合约”。

现有提升比特币区块链“功能”的方案

1. 侧链（Side Chain）

• 侧链是指做一条具有智能合约功能的链，复制它与比特币主链双向挂钩，从而使比特币资产在主链与侧链间无缝迁移，从而实现智能合约，但目前没有足够去中心化的双向挂钩技术。侧链对于主链的复制和资产迁移需要第三方中心化服务商，目前只有泛中心化方案。如“WBTC”，由 BitGo 发行在以太坊网络上的一种 ERC-20 代币，作为衍生资产与 BTC 1 ： 1 锚定。侧链方案因为第三方发行的中心化问题始终未得到比特币核心开发者社区支持。

2. 彩色币（Colored Coins）