Bitlayer研报：首个基于BitVM的比特币Layer2

文章转载来源： 链茶馆

Bitlayer是首个基于BitVM方案的比特币Layer 2网络安全等效项目，旨在提供与比特币等同的安全性，并且支持图灵完备，即可以执行任何可能的计算或程序。

Bitlayer 的核心目标是解决比特币第 2 层技术的安全性和图灵完整性之间的权衡问题。其设计灵感来自BitVM、DLC/LN（离散日志合约/闪电网络）技术协议和多个VM（包括EVM，以太坊虚拟机）。

该项目的技术团队从这些灵感中抽象出了三项关键任务：

1. 第一层资产的无信任进入和退出
2. 使用图灵完备的第 2 层虚拟机进行状态转换
3. 第 1 层验证第 2 层状态转换的有效性

其核心功能和运作原理围绕几个关键技术组件构建，以支持更复杂的应用场景，如智能合约执行、高吞吐量交易处理和跨链资产转移等。

1、核心功能

• 图灵完备的智能合约支持：Bitlayer通过实现一个与以太坊虚拟机（EVM）兼容的图灵完备虚拟机（称为BitVM），使得开发者能够在比特币上编写和执行复杂的智能合约。这一点是比特币原生功能所不支持的，为比特币生态系统引入了广泛的去中心化应用（DApps）开发可能性。
• 高效的交易处理：利用乐观卷积技术和分层验证机制，Bitlayer大幅提高了交易处理速度和系统扩展性。这允许在第二层网络上处理大量交易，仅在出现争议时才需要进行链上验证，减少了主链的负担并降低了交易成本。
• 资产的安全跨链转移：通过OP_DLC桥，Bitlayer实现了比特币和其他资产在比特币主链和第二层之间的安全、无缝转移。这一桥梁技术支持资产在不同区块链平台间的流动性，同时保证了资产的安全性和用户的控制权。

2、核心机制

基于BitVM的比特币二层解决方案，Bitlayer采用了分层虚拟机技术（Layered Virtual Machine），利用零知识证明（ZKP）和乐观验证（Optimistic Verification）机制来支持各类复杂计算。此外，Bitlayer通过OP_DLC（Optimistic Discreet Log Contracts）和BitVM桥搭建了双通道双向锁定资产桥，实现了与比特币第一层相等的安全性。

BitVM

BitVM是Bitlayer项目的核心组件，是一个专为比特币生态设计的图灵完备虚拟机。其主要目的是在不牺牲比特币网络固有的安全性和去中心化特性的基础上，扩展比特币的功能性和可编程性。以下是BitVM的详细介绍：

设计目标

BitVM的设计目标是克服比特币原生协议的一些限制，特别是在智能合约和复杂计算能力方面。比特币虽然是最安全的区块链之一，但它本身并不支持复杂的智能合约，这限制了其在某些应用场景，如去中心化金融（DeFi）的使用。

图灵完备性

BitVM是图灵完备的，这意味着它能够执行任意复杂的计算任务，只要有足够的资源。这一特性使得开发者可以在比特币网络上设计和运行各种复杂的去中心化应用，例如自动化交易策略、金融衍生品、智能合约等。

总之，BitVM是Bitlayer项目的关键技术，通过提供一个安全、可扩展且功能丰富的虚拟机，使得比特币能够更好地适应当前和未来的区块链应用需求。它不仅解决了比特币在智能合约和高吞吐量应用方面的短板，还保持了其作为顶级加密货币的安全性和去中心化特性。

分层虚拟机技术（Layered Virtual Machine, LVM）

Bitlayer的分层虚拟机技术（Layered Virtual Machine, LVM）是一种创新的架构设计，旨在提升比特币网络的计算能力和可编程性，同时保持其核心的安全性和去中心化特性。这种技术允许在比特币的第二层上执行复杂的智能合约和其他应用，而不会对比特币的主链造成过重负担。下面详细介绍这项技术的关键组成部分和工作原理。

关键组成部分

• 前端执行环境：前端执行环境主要负责处理智能合约的执行。它可以支持多种智能合约语言和框架，使得开发者能够为特定的应用选择最适合的工具和语言。
• 后端验证环境：后端环境专注于验证前端执行的结果。这一部分通常利用零知识证明技术（ZKP），确保在不泄露具体执行细节的情况下验证计算结果的正确性。

工作原理

分层虚拟机的核心思想是将计算和验证分开处理。这种分层架构允许在第二层上进行大量的计算处理，而只将必要的验证信息提交到比特币的主链上，从而极大地减轻了主链的负担。

• 执行智能合约：

1. 开发者在前端执行环境中部署智能合约。这些合约可以是金融衍生品、游戏、或其他需要复杂逻辑处理的应用。
2. 合约执行时，相关计算在第二层上进行，而不是直接在比特币的主链上执行。

• 生成零知识证明：

1. 一旦智能合约执行完成，后端验证环境将生成零知识证明，这些证明能够证实前端执行的正确性而不暴露执行的具体内容。
2. 这些证明然后可以提交到比特币主链，以供任何需要验证这些计算的人使用。

• 链上验证：

1. 零知识证明提交到比特币主链后，任何人都可以验证智能合约的执行没有错误，而无需重新进行计算。
2. 这样不仅保证了计算的透明度和可验证性，还保护了执行细节的隐私性。

优势

• 高效性：通过在第二层执行大部分计算，分层虚拟机大幅减少了主链的压力，提高了整个系统的吞吐量和效率。
• 灵活性：支持多种智能合约语言和执行环境，为开发者提供广泛的选择，促进各种应用的创新和发展。
• 安全性：利用零知识证明技术保护用户隐私，同时确保计算结果的正确性和不可篡改性。

分层虚拟机技术是Bitlayer试图在不牺牲安全性和去中心化的前提下，为比特币网络增加复杂智能合约功能的关键技术。这种创新的技术框架为比特币的功能性扩展提供了新的可能性，使其能够更好地服务于现代的各种区块链应用需求。

零知识证明（Zero-Knowledge Proofs, ZKP）

零知识证明（Zero-Knowledge Proofs, ZKP）是一种加密技术，它允许一方（证明者）向另一方（验证者）证明一个陈述是真实的，而无需透露除了该陈述的真实性之外的任何其他信息。这种技术在保护隐私的同时确保了数据的完整性和安全性。在Bitlayer项目中，零知识证明技术被用来增强安全性、提高效率，并保护用户隐私。

基本原理

零知识证明的核心是能够证明某个信息的正确性而不透露任何关于该信息的具体内容。例如，证明者可以证明他们知道某个密码，而不需要透露密码本身。这通过一系列数学挑战和应答来完成，只有拥有正确信息的人才能成功解决。

在Bitlayer中的应用

在Bitlayer中，零知识证明用于以下几个关键方面：

• 增强隐私保护：通过使用ZKP，用户可以证明他们拥有足够的资金进行交易而不必透露账户余额的具体数额。这样既保护了用户的隐私，也确保了网络的安全性。
• 提高交易效率：在传统的区块链系统中，每笔交易的细节都需要公开记录在链上，这可能导致隐私泄露和网络拥堵。使用ZKP可以仅仅证明交易的有效性而无需展示交易的所有细节，从而减少了数据的传输和存储需求。
• 智能合约的安全执行：在智能合约中使用ZKP可以保证合约的执行结果是正确的，同时不泄露合约的内部状态和逻辑。这对于涉及敏感数据和逻辑的应用尤为重要。

技术挑战

尽管零知识证明提供了许多优势，但它也面临一些技术挑战，包括：

• 计算复杂性：生成和验证零知识证明的过程通常是计算密集型的，这可能会导致性能问题，尤其是在资源有限的环境中。
• 设计复杂性：设计有效且安全的零知识证明系统需要高级的加密知识和精确的实现，错误的设计可能会导致安全漏洞。
• 互操作性问题：零知识证明的标准和实现在不同的系统和平台间可能不兼容，这可能限制了其跨平台应用的能力。
• 在Bitlayer项目中，零知识证明技术是一个关键的组成部分，它使得比特币的第二层网络不仅在保持比特币核心安全属性的同时，还能提供更高的效率和更好的隐私保护。通过在必要的场合使用ZKP，Bitlayer能够提供一个既安全又高效的区块链平台，支持各种复杂和敏感的区块链应用。

乐观验证（Optimistic Verification）

乐观验证（Optimistic Verification）是一种用于区块链第二层解决方案的技术，尤其适用于扩展主链的能力并减轻其负载。这种技术假设参与者的行为是诚实的，并允许在没有即时验证的情况下执行交易和合约。只有在出现争议时，才会进行必要的验证，这种方法能有效减少主链上的交易数量，从而提高整体网络的性能和扩展性。在Bitlayer项目中，乐观验证是实现高吞吐量和低延迟的关键技术之一。

工作原理

乐观验证的基本原理是大多数交易或合约执行是正确的，而验证过程只在必要时才触发。这减少了链上操作的需要，从而降低了交易费用和延迟，同时增加了系统的整体扩展性。

• 提交阶段：

交易或状态变更首先在第二层网络（如Bitlayer）上执行，并假定其有效性。这一阶段不需要即时的链上验证，从而大幅度降低了延迟和费用。

• 挑战窗口：

每个提交的状态或交易都有一个“挑战窗口”，在这个时间段内，网络参与者可以对提交的状态提出异议。如果在这个窗口期内没有挑战，那么交易被视为有效。

• 争议解决：

如果有挑战发生，必须通过链上验证来解决争议。这涉及到提交证据以证明状态的有效性或无效性。如果挑战成功，不正确的状态会被回滚；如果挑战失败，状态则得以确认。

Bitlayer中的应用

在Bitlayer项目中，乐观验证使得在保持比特币核心安全属性的同时，还能显著提高交易的处理速度和系统的可扩展性。以下是Bitlayer利用乐观验证的几个关键应用：

• 智能合约执行：

Bitlayer可以在第二层执行复杂的智能合约，而只在出现争议时才需要链上验证。这允许Bitlayer支持比原生比特币协议更复杂和功能丰富的应用，同时维护核心的安全和去中心化特性。

• 批量交易处理：

通过乐观验证，Bitlayer可以先在第二层处理大量交易，然后将这些交易的最终状态作为一个单一的提交批量记录到比特币主链上。这样做减少了主链的负担，同时提高了整体的交易吞吐量。

• 费用效率：

减少了对即时链上验证的需求，乐观验证极大降低了交易费用，使得小额交易在区块链上变得经济可行。

挑战与考虑

尽管乐观验证提供了显著的性能优势，它也带来了一些挑战，主要是安全性和数据完整性方面的考虑。由于依赖于挑战机制来确保交易的正确性，系统必须精心设计，以防止欺诈行为并确保网络参与者能够及时有效地响应任何可能的挑战。此外，对于挑战窗口的时长和争议解决机制的设计都需要细致入微，以保证系统的公平性和效率。

总的来说，乐观验证为Bitlayer等第二层解决方案提供了一种有效的扩展路径，它通过减少链上操作需求，在保证安全的前提下极大提高了区块链系统的可扩展性和经济性

OP_DLC桥（Optimistic Discreet Log Contracts Bridge）

OP_DLC桥（Optimistic Discreet Log Contracts Bridge）是Bitlayer项目中用于实现资产跨链转移的关键技术。这个技术基于Discreet Log Contracts (DLC)和乐观协议（Optimistic Protocols）结合而成，旨在提供一种安全、可靠且去中心化的方法，使得资产能够在比特币主链和Bitlayer第二层之间流通。

Discreet Log Contracts (DLC)

Discreet Log Contracts是一种基于比特币的智能合约形式，它允许在不依赖外部预言机的情况下，根据一些预先定义的条件执行合约。DLC的实现主要依靠比特币脚本和多重签名技术，保证合约的执行完全在链上、透明且不可篡改。

OP_DLC桥的工作原理

资产锁定：

用户首先在比特币主链上通过DLC合约锁定其资产。这意味着资产被保留在一个特定的智能合约地址中，只有满足合约条件时才能被释放或转移。

跨链转移：

一旦资产在主链上锁定，相应的代表资产的令牌会在Bitlayer第二层创建。这些令牌完全由DLC合约控制，确保了与主链资产的一一对应关系。

用户可以在Bitlayer上自由交易这些令牌，享受低费用和高速的交易体验。

资产赎回：

当用户想将第二层的令牌兑换回主链资产时，他们需要在Bitlayer发起一个赎回请求。

这一请求会触发DLC合约的执行，令牌被销毁，相应的资产从智能合约中释放并发送到用户的比特币地址。

乐观验证：

在整个过程中，乐观协议确保只有在出现争议时，相关的交易才需要进行链上验证。这极大地提高了系统的效率和扩展性。

OP_DLC桥的优势

• 安全性：使用基于比特币的DLC合约，确保了资产锁定和转移的安全性和透明性。
• 效率：通过乐观协议，减少了链上验证的需求，从而提高了交易的处理速度和降低了成本。
• 去中心化：不依赖任何中心化的预言机或第三方服务，所有操作都在链上自动完成，确保了系统的去中心化特性。
• 灵活性：支持多种类型的跨链资产转移，扩展了比特币生态系统的应用场景。

总之，OP_DLC桥是Bitlayer为实现资产在比特币主链和第二层网络之间安全、高效流通的核心技术。它结合了DLC的安全性和乐观协议的高效性，为用户提供了一个强大的跨链资产管理工具。

Bitlayer NFT

Bitlayer宣布，在其主网V1发布后，将推出首个官方NFT——Bitlayer幸运头盔。这个NFT不仅是一个图像，更是一个标志，代表着Bitlayer社区建设者的身份和贡献。这一系列共5000个幸运头盔将通过白名单分配给活跃的比特币和Bitlayer社区参与者。

幸运头盔的持有者将享有一系列实用的权利和好处，包括优先的治理权、可能的代币空投权、官方活动点数以及在生态项目中的积分倍增优势。此外，幸运头盔还采用了Ordinals发行范式，优化了流通效率并最小化了交易成本。

获取幸运头盔的途径包括优先通行证和公共允许名单，分别针对Bitlayer生态系统中最早和最活跃的参与者，以及通过与OKX钱包合作举办的Bitlayer x OKX钱包活动获得的限量白名单。这些NFT将在指定的时间内进行铸造，且需要在官网内在规定时间内完成铸造过程。

团队/合作伙伴/融资情况

Bitlayer由Charlie Yechuan Hu和Kevin He共同创立。

Charlie Yechuan Hu 是 Bitlayer 的联合创始人，此前曾担任 LucidBlue Ventures 的管理合伙人，也曾参与过 Polygon、Tezos、Polkadot 等项目。他毕业于尼赫拉德商业大学和北京外国语大学。Charlie Hu 曾在扩大 Tezos 和 Polygon 的影响力方面发挥了至关重要的作用，特别是作为 Tezos 中国的业务开发主管，后来负责监督 Polygon 在中国和东南亚的业务。

Kevin He是 Bitlayer 联合创始人，曾任新火科技技术副总裁、火币高级技术总监、YOUChain 首席科学家。他拥有北京大学软件工程硕士学位。

截至目前，Bitlayer已经成功完成了一轮500万美元的种子融资。这轮融资由Framework Ventures和ABCDE Capital领投，同时获得了StarkWare、OKX Ventures、Alliance DAO、UTXO Management、Asymmetric Capital等多家知名投资机构的参与。此外，项目还吸引了包括Messari首席执行官Ryan Selkis、Messari联合创始人Dan McArdle、Asymmetric Capital创始人Dan Held等多位知名天使投资者的加入。

此外，Bitlayer 宣布其推出的 5000 万美元开发者空投活动已吸引超过 500 个项目方报名，参与项目涵盖基础设施、DeFi、铭文、SocialFi、跨链桥等多种类型，活动上线 48 小时内已有超过 30 万用户为支持的项目投票。该活动持续开放报名至 4 月 29 日，正式竞赛时间预计在 5 月中旬，届时项目方可以通过榜单排名和加速器计划瓜分 5000 万美元代币空投奖励和 Grant。

项目评估

赛道分析

Bitlayer项目属于比特币的第二层解决方案赛道领域，专注于扩展比特币的功能性、增加其处理速度和可编程性，同时保持其安全性和去中心化特性。这一赛道关键在于解决比特币网络的可扩展性和灵活性问题，使其能够支持更多复杂的金融和商业应用。

类似项目

Lightning Network：Lightning Network 是最著名的比特币第二层扩展方案之一，主要解决比特币的交易速度和扩展性问题。通过建立支付通道，允许参与者进行几乎即时的交易，大大降低了交易成本并增加了网络的吞吐量。

Liquid Network：由Blockstream开发的Liquid Network是一个基于比特币的侧链技术，主要面向交易所、经纪人、市场制造商等金融机构。它支持更快的比特币交易和资产发行，同时提供隐私增强功能。

RSK (Rootstock)：RSK是另一个侧链项目，它引入了智能合约功能到比特币网络。RSK旨在实现与以太坊相似的功能，包括支持图灵完备的智能合约，同时保持比特币的安全属性。

目标客户

区块链开发者：提供一个功能丰富且兼容EVM的开发环境，吸引以太坊及其他区块链平台上的开发者在Bitlayer平台上开发和部署应用。

企业用户：为需要处理大量交易的企业提供高效、低成本的区块链解决方案，特别是那些希望利用区块链技术优化其业务流程或开拓新业务模式的企业。

金融机构：提供安全的跨链资产转移和管理服务，帮助金融机构在区块链上进行资产管理、交易和结算。

加密货币投资者和交易者：为投资者提供一个安全、快速的交易平台，尤其是对那些需要即时交易执行和低手续费的高频交易者非常有吸引力。

隐私和安全意识强的用户：利用零知识证明技术为注重隐私的用户提供增强的安全保障，保护其交易和数据不被泄露。

项目优势

Bitlayer项目的优势主要体现在其独特的技术创新和强大的生态系统合作上：

分层虚拟机技术提供了灵活的前端智能合约执行和后端零知识证明生成。这种分层方法优化了计算和验证过程，提高了效率并降低了成本。

零知识证明（ZKP）增强隐私和安全性。Bitlayer能在不泄露任何具体交易细节的情况下验证交易的正确性，为用户提供了更高的隐私保护。

乐观验证（Optimistic Verification）仅在出现争议时才回到链上进行验证，有效降低了网络拥堵和交易费用。

OP_DLC桥实现了与比特币主链的高度安全互操作性。这一技术允许资产在两个链之间安全地锁定和转移，同时保持用户对资产的完全控制。

Bitlayer已经与80多个项目达成了生态建设和合作意向，涵盖了基础设施、稳定币、钱包服务、和其他多个关键领域。这种广泛的合作关系为Bitlayer的用户提供了丰富的服务和应用，增强了平台的吸引力和竞争力。

Bitlayer结合了技术创新和广泛的合作网络，不仅在技术上提供了高效、安全的解决方案，同时在市场上也形成了强大的生态支持。这使得Bitlayer能够在竞争激烈的区块链市场中占据有利位置，为未来的发展奠定坚实基础。

项目潜在劣势

尽管Bitlayer项目在技术创新和生态系统建设方面表现出色，但像许多技术项目一样，它也面临一些潜在的挑战和缺点。这些缺点可能影响其广泛采用和最终成功。以下是Bitlayer可能面临的一些主要缺点：

技术复杂性

用户采用障碍：Bitlayer的高级功能，如分层虚拟机和零知识证明，虽然功能强大，但这些技术的复杂性可能会导致普通用户和开发者难以理解和使用，从而阻碍其广泛采用。

维护和升级挑战：高度复杂的系统可能在维护和升级时面临更多的技术挑战。任何小的错误或漏洞都可能导致系统安全风险或性能问题。

安全性问题

新技术的安全风险：尽管Bitlayer使用先进的加密和安全技术，新技术的引入总是伴随着未知的安全风险。例如，零知识证明和乐观验证机制如果实施不当，可能会被找到漏洞。

依赖外部系统：Bitlayer的一些功能可能依赖于外部系统和服务，如跨链桥接。这些系统的安全性和稳定性可能影响到Bitlayer的整体安全性。

市场竞争

与其他第二层解决方案的竞争：市场上存在许多其他第二层解决方案，如Lightning Network、Liquid Network等，这些项目已经有较为成熟的技术和用户基础。Bitlayer需要证明其技术的优越性和独特价值才能在竞争中脱颖而出。

市场接受度和采用速度：虽然技术上先进，但Bitlayer的市场接受度和采用速度也会受到其实际应用场景、用户体验和整体市场环境的影响。

经济和监管因素

资金需求：高级区块链项目的开发和运营需要大量资金支持。如果未来融资不足，项目的持续发展可能受到影响。

监管不确定性：区块链技术尤其是涉及金融应用的项目，面临着严格和不断变化的监管环境。监管不确定性可能影响Bitlayer的运作和扩展。

未来计划

Bitlayer的发展路线图展示了其在未来几个版本中的主要里程碑：

Mainnet-V1（预计在2024年4月推出）：

• 计划有超过30个生态系统项目。
• 总锁定价值（TVL）达到1亿美元。
• 每日处理的交易量（TXs）达到100万笔。

Mainnet-V2（预计在2024年第三季度推出）：

• 专注于解决跨链桥接问题。
• 扩大生态系统至500个项目。
• 提升总锁定价值至10亿美元。
• 每日交易量提升至300万笔。

Mainnet-V3（预计在2025年第二季度推出）：

• 实现与BitVM的第一层验证。
• 生态系统项目数量激增至3000个。
• 总锁定价值爆炸性增长至100亿美元。
• 每日交易量达到500万笔。

整体来看，Bitlayer计划通过一系列升级，显著增加其平台上的生态系统项目数量，提高资产的总锁定价值，增加日处理交易量，并且推动第一层链（L1）与BitVM的集成验证。这些目标表明Bitlayer致力于构建一个强大的网络，提供高度可扩展的解决方案，以支持日益增长的区块链应用需求。

结语

Bitlayer项目正朝着成为一个革命性的比特币第二层解决方案迈进，通过其独创的BitVM技术和分层虚拟机架构，它旨在大幅提升比特币网络的可扩展性和智能合约功能。随着其发展蓝图的逐步实现，Bitlayer致力于将其生态系统扩展至数千个项目，累积数十亿美元的总锁定价值，并处理数百万的日交易量，预计将极大地推动比特币的实用性和市场渗透率。随着主网的连续迭代，从Mainnet-V1到Mainnet-V3，Bitlayer展现了对成为比特币经济和创新活动中心的雄心壮志。