鸣谢:衷心感谢Chakra、UTXO、Nubit和Yala的共同撰写和专业支持。他们的贡献和指导极大地提升了本文的质量，感谢你们的辛勤付出和宝贵见解！
在区块链技术的演进中,比特币的模块化之路比以太坊更显必然性,这源于多方面因素的巧妙交织。作为区块链的先行者,比特币面临着与生俱来的可扩展性挑战。随着用户基数的爆发性增长和应用场景的不断拓展(如铭文技术的异军突起),网络拥堵和高昂交易费用的问题日益凸显,仿佛一道亟待跨越的鸿沟。
比特币的核心设计理念 — — 作为一个简洁而安全的价值存储和转移系统,恰恰为模块化提供了绝佳的舞台。这种方式允许在不触动底层协议的前提下,实现功能的优雅扩展,堪称一剂良方。
比特币社区对维护主链稳定性和安全性的执着追求,加之其他区块链平台日新月异的技术创新压力,无疑为模块化的必要性推波助澜。更引人注目的是,作为市值最高的加密货币,比特币所蕴含的巨大经济价值,俨然成为开发者探索模块化方案的强大催化剂,激发他们不断拓展比特币的功能边界和应用疆域。
模块化方案的精妙之处在于,它在保持比特币网络高度安全性这一核心优势的同时,巧妙地在第二层或侧链上开辟了创新的沃土。这种策略不仅与比特币社区的价值观不谋而合,更为比特币在守护核心价值主张的同时,开启了功能丰富化和性能提升的新篇章。
Chakra: BTC 新的结算层
1.为什么需要独立结算层？
可扩展性： 比特币主链的交易处理能力有限，如果所有Layer 2交易都在主链上结算，势必导致网络拥堵。独立结算层通过批量处理大量交易，并仅将最终结果提交至主链，显著提升了整体吞吐量，从而有效解决了这一难题。
创新空间： 独立结算层突破了比特币脚本语言的局限，为开发者提供了广阔的创新空间。开发者可以在不直接影响比特币主链的前提下，大胆尝试各种新颖的扩展方案。这种灵活性使得比特币生态系统能够在不进行硬分叉的情况下实现功能扩展，保证了网络的稳定性和兼容性。
2. 以太坊的Dymension与比特币结算层的对比
以太坊生态中的Dymension是一个很好的参考例子。Dymension提供了一条独立的链，同时支持RaaS（Rollup-as-a-Service）服务。在Dymension上构建的rollup本质上是基于Cosmos SDK开发的链，但将最终确认过程外包给Dymension完成。此外，Dymension还对IBC协议进行了改造，将relayer转变为流动性提供商。
比特币的挑战
然而，比特币的结算层面临着独特的挑战，尤其是在零知识证明（ZK）验证方面。比特币本身无法直接实现结算功能，即使是像BitVM这样的创新方案也难以完全解决这个问题。虽然BitVM理论上可以用于执行ZK验证（如Citrea项目所示），但它在交易处理速度（TPS）和实现其他关键服务（如跨链桥接和统一流动性）方面仍面临重大限制。
ZK结算的核心与额外服务
ZK结算的核心在于，rollup在向链上提交状态更新时，还需要同时提交相应的证明。对于提供RaaS服务的链来说，这意味着还需要提供ZK rollup的框架支持。
结算层的重要性还体现在其提供的额外服务上。例如，在跨链交易中，rollupA到rollupB的转账需要通过结算层中转，这种方式可以避免P2P网络中常见的问题，如同一代币在不同链上的不一致性。此外，统一的流动性池允许所有流动性都集中在结算层进行交易，使结算层能够捕获所有的交易手续费。
结算层的深度合作与激励机制
值得注意的是，像Dymension这样的结算网络还会推动一些深度合作的项目在其上发布rollup，并在每个rollup上线后向质押者进行空投。这种策略使平台代币成为一种“金铲子”，激励用户积极参与质押和生态建设。
总的来说，结算层的概念及其在解决可扩展性、互操作性和流动性整合方面的潜力，为比特币生态系统的未来发展提供了重要的思路和方向。
3. Chakra就是一个基于 PoS 共识机制的高性能 BTC 结算层：
Chakra由三层架构组成：基础共识层、结算共识层与执行层，其设计和实现旨在提高吞吐量、降低延迟，并增强安全性、灵活性和可扩展性。
基础共识层是 Chakra Chain 的出块共识，是上层服务的底座，采用 PoS 共识，区块生成由可验证随机函数（VRF）选择提议者，区块最终确定基于投票权重最高的链。
结算共识层专门处理不同链间的结算事件，结算共识重用了 Chakra PoS 共识验证者集与底层通信，是一种轻量级共识，能够实现极低的延迟。验证者监听结算请求事件，广播签名确认，并在收集到足够签名后生成 Quorum Certificate（QC），将结算消息和 QC 发送到 Babylon 网络以获得最终确定性。Babylon 上所质押的 BTC 将为 Chakra 的结算共识提供额外的共享安全性，保障结算服务的安全。
执行层采用 Chakra 设计的 Substrate BlockSTM，通过多种优化方式提升性能，处理频繁状态转换的结算请求。通过乐观并行化、覆盖变化集、批量提交、全局键与MVMemory等优化手段，使得Chakra 能够在多线程环境下显著提高交易处理速度，达到每秒 5,000 笔以上的交易处理能力（TPS），在高配置计算环境中甚至可达 100,000 TPS，满足当前主要 BTC L2 的结算需求。
Nubit：BTC的Data Availability Layer
关于BTC为什么需要DA这个问题我们就不在这里赘述了，我们主要来说说为什么BTC需要一个新的DA（换而言之Celestia这样的DA是目前无法满足BTC的需求的）。
Nubit基于比特币的经济安全性构建了一条高度可扩展、安全的数据可用性层（Data Availability Layer）。Nubit的团队成员来自加州大学圣塔芭芭拉分校的教授和博士生，享有杰出的学术声誉和全球影响力。他们不仅精通学术研究，而且在区块链工程实施方面具有丰富的经验。
1.比特币原生集成：
Nubit从设计上就考虑了与比特币网络的兼容性和集成。这种原生集成允许Nubit直接与比特币的UTXO模型、脚本系统和共识机制进行交互，提供无缝的用户体验和更高的安全性。相比之下，Celestia作为一个通用的数据可用性层，虽然可以为多种区块链提供服务，但无法提供这种深度的比特币特定集成。
2.比特币原生质押：
Nubit引入了一种创新机制，允许比特币持有者直接参与PoS共识，而无需将其BTC转换为其他代币或使用复杂的跨链桥。这意味着BTC持有者可以直接用他们的比特币来质押，参与网络安全维护并获得相应奖励。这不仅增强了网络的经济安全性，还保持了BTC的流动性和价值。相比之下，Celestia的质押机制基于其原生代币，无法直接利用比特币的经济价值和网络效应。
3.比特币锚定：
Nubit通过在比特币区块链上定期记录其自身的区块哈希和质押集投票信息，实现了与比特币主网的紧密锚定。这种方法不仅提供了额外的安全保证，还大大缩短了资产解绑的时间（从传统的数周减少到不到4小时）。这种直接的比特币锚定机制增强了Nubit网络的可信度，并为用户提供了更高的灵活性。Celestia作为一个独立的区块链，无法提供这种与比特币主网的直接锚定。
4.专注于比特币生态系统：
Nubit的设计和优化专门针对比特币生态系统中的独特需求和应用。例如，它为Ordinals（比特币上的NFT协议）、BRC-20（比特币上的代币标准）等提供优化支持。团队与Domo（BRC20的创造者）一起撰写了模块化索引器的论文，将DA层的设计加入到比特币Meta Protocol的索引器结构中，参与行业标准的建立和制定。
5.比特币级别的PoS共识机制和DA保障：
Nubit探索了一种由SNARK提供支持的基于BFT的高效共识，用于签名聚合。PBFT方案与zkSNARK技术结合，将验证者之间验证签名的通信复杂度显著减少，在不需要访问整个数据集的情况下验证交易的正确性，从而允许超大规模的共识验证者集合，达到比特币级别的去中心化程度。Nubit的数据可用性采样（DAS）通过对区块数据的小部分进行多轮随机抽样来实现。每一轮成功的抽样增加了数据完全可用的可能性。一旦达到预定的置信水平，就认为区块数据是可访问的。相比之下，Celestia使用传统的Tendermint共识算法，只能支持100个质押验证者规模。
Nubit生态集成进展：
目前已实现与Merlin、Manta、Rooch Network等Layer2的数据可用性集成。Nubit上构建的模块化索引器已作为技术标准集成进OKX Wallet、Tomo、Gate Wallet和Unisat钱包，通过Nubit为百万比特币生态的用户提供安全去信任的索引服务。Nubit也在与Succinct合作，使任何生态系统都可以在链上部署zk轻客户端，允许生态应用/L2/L3从Nubit访问由比特币保障安全的数据可用性层。
Nubit通过创新的共识算法和协议机制设计，构建了第一条由比特币保证安全性的数据可用性层，为比特币生态乃至多链生态的应用和基础设施提供可扩展的数据服务，解锁比特币本身数据吞吐量的瓶颈，为开发者打开无限可能性。
UTXO Stack：创建基于UTXO的比特币Layer 2
OP Stack和Arbitrum Orbit为以太坊开发者提供了构建自己的Layer 2 rollup的工具，大大降低了开发门槛。而在比特币上，UTXO Stack正在把UTXO模型 — — 这一比特币的核心特性，扩展到Layer 2解决方案中。UTXO Stack提供一键发链的工具，帮助开发者低成本地创建基于UTXO模型的原生同构的比特币Layer 2。
首先不得不提的是比特币一层资产发行协议RGB++。它通过同构绑定将比特币UTXO映射到一条图灵完备的UTXO链的eUTXO（扩展UTXO，支持智能合约）上，并利用这两条链上的脚本约束来验证状态计算的正确性和变更所有权的有效性。这条图灵完备的UTXO链被称为RGB++链，它可以是Nervos CKB或Cardano等满足条件的链。而所谓同构绑定，指的是比特币UTXO与RGB++链上的eUTXO相互绑定 — — eUTXO的解锁条件被设为对应的UTXO。所以一旦该UTXO被花费，对应的eUTXO也就转移了。用RGB++协议发行的资产，其解释在RGB++链上，而所有权则跟比特币UTXO绑定。
RGB++所带来的一个前所未有的特性就是无需跨链桥的跨链，被称为Leap。当eUTXO的解锁条件是比特币UTXO，那么其所解释的RGB++资产所有权就在比特币链上；而如果我们构建一笔RGB++链上的交易，使eUTXO的解锁条件变成莱特币的UTXO，那么RGB++资产的所有权就跳转到莱特币链上了。这样一来就实现了从比特币到莱特币的无桥跨链。整个过程完全去中心化，没有跨链桥，也无需任何信任假设。通过Leap，比特币一层发行的RGB++资产，就能丝滑地跨到二层。
有了前面的技术铺垫，UTXO Stack就可以一键构建基于UTXO模型和PoS机制的比特币Layer 2，被称为Branch Chain。Branch Chain有以下优点：
- 高TPS和低交易费，得益于UTXO模型独有的并行处理特性和PoS机制。
- 资产协议采用RGB++。RGB++资产可以无需跨链桥，在任意UTXO链（包括不限于比特币，CKB，莱特币，各Branch Chains）之间自由跳转。
- 复用CKB的智能合约栈，实现比特币Layer 2图灵完备。
- 复用BTC钱包，比如JoyID, UniSat, OKX Wallet, Gate Wallet等。
- 安全性由BTC/CKB质押，DA层，强制退出机制等保证。
UTXO Stack帮助创建高性能可编程的比特币Layer 2，强调比特币原生，强调与UTXO模型同构，为比特币扩容提供了新的范式。
Yala：用模块化重塑BTC的DeFi未来
比特币上的DeFi解决方案面临着多重挑战,主要源于比特币网络的固有限制和设计理念。现有的Layer 2技术如rollup和侧链虽然为复杂应用提供了可能,但仍受制于比特币的技术约束,难以充分利用其共识和安全机制。同时,这些解决方案也在资产安全、跨链互操作性和原生功能支持方面存在不足。比特币的持有人众多，但由于安全性的问题，许多大户对新兴的比特币应用持观望态度。Yala通过其独特的设计，从根本上解决了比特币的安全问题，并为比特币持有人提供了流动性解决方案。
Yala是BTC 原生的Defi解决方案，采用一种模块化架构，同时集成去中心化索引器网络和 Oracle ，利用bitcoin生态的资产发行稳定币 $ YU ，发行的$ YU 能够自由地参与任何链上的 DeFi 活动，从而解锁了BTC资产的可编程性，释放比特币巨大的流动性。
Yala的架构设计体现了模块化思想的精髓,它包括应用层、共识与数据可用性层、执行层和结算层,这种模块化设计使得BTC资产能够进行原生DeFi交易,同时保持比特币网络的安全性和共识。
具体来说:
应用层: Yala的应用层定义了状态变更的逻辑,可以是EVM或者其他BTC L2的中的智能合约。
共识与DA层:Yala使用Indexer维护系统的链下状态和数据可用性。这与BTC模块化中探索的独立DA层概念相呼应,都致力于提高数据处理效率和可用性。
执行层: Yala的Vaults Module作为状态变更的执行环境,类似于BTC模块化中讨论的独立执行层,旨在提高交易处理效率。
结算层: Yala最终将交易结算到BTC主网。
Yala的这种架构设计展示了如何在比特币生态系统中实现DeFi功能的模块化。它巧妙地利用了比特币的安全性和去中心化特性,同时通过模块化设计克服了比特币在智能合约和可扩展性方面的限制。
Yala的例子还强调了模块化在提高开发效率和系统灵活性方面的优势。通过提供SDK和可定制模块,Yala使开发者能够更容易地在比特币生态系统中构建应用,这与BTC模块化追求的目标不谋而合。
