国盛区块链｜UTXO：比特币生态不一样的期待

众所周知，比特币并不具备以太坊那样的智能合约能力，不同于以太坊的ERC20合约，对接比特币的UTXO 是绕不开 的环节 。 基于UTXO构架应用，其安全性自然与主链共享，这种模式也为市场带来很多期待，有可能构建不同于以太坊L2那样的生态模式，这也是市场的期待。

相较于以太坊，UTXO是比特币最具特色的数据模型，因此比特币Layer2生态有望呈现不同于以太坊那样的生态模式。 随着行业竞争的加剧和技术不断进步，近几年以太坊L2迅速发展，生态繁荣下的以太坊链上费用得到了整体的控制，而比特币网络生态发展还十分初级，近期崛起的铭文、符文等Ordinals应用，为基于UTXO构建应用提供了一种可能。2023年的铭文、今年符文等活动带来的链上交易活跃，为挖掘UTXO潜力奠定了基础。

Taproot 升级进一步提升了比特币生态的发展潜力。 我们都知道，比特币Taproot升级是激活隔离见证 (SegWit)以来经历的最重要的升级。Taproot旨在进一步提高网络的隐私性和效率。Taproot 升级最显著的变化是允许将多个复杂的签名（例如多重签名钱包）一起聚合和验证，而不是单独进行验证。通过聚合签名，网络的性能更快、费用更低，且节省区块空间。Taproot通过增强用户的隐私性和灵活性，提供了一种执行比特币交易的新方式，将极大地提高比特币的可扩展性。

N ervos CKB的C ell类似一个更智能的 UTXO，比特币UTXO 是一个装着纸质账本 的盒子，而C ell是 将盒子里的账本换成了Excel电子文档。 Nervos CKB 继承了比特币UTXO的架构并创建了 Cell Model（细胞模型），这是一种作为状态存储的通用UTXO模型，保持了UTXO的简单性和一致性。在 CKB 中，所有状态都存储在Cell中，计算在链下完成，由节点进行交易验证、上链。Cell代表Nervos中的基本数据存储单元，与比特币UTXO不同的是，它可以包含各种数据类型，如 CKByte、Token、JavaScript代码或JSON 字符串等序列化数据，这种更丰富的数据类型拓宽了Cell的能力，使得UTXO得到了拓展——如实现智能合约（甚至是定制化的智能合约，例如发行NFT代币、限制代币的供应以及制定满足独特需求的使用条件）。

UTXO 的独特性是否也会催生不一样的生态世界？ 铭文、符文对比特币UTXO的深度挖掘，使得基于UTXO的资产部署成为可能，而Nervos CKB对UTXO的升级，进一步解放了计算能力。这些预示了UTXO不一样的应用潜力，似乎也更有趣，成为行业新的期待。纵观以太坊的发展，从ERC20标准催生了ICO，再到AMM的发展为DeFi提供了源动力，NFT以及元宇宙的出现，其生态范式逐渐丰满。但这个过程也不是一蹴而就的，中间的波折坎坷并不少。比特币近期的创新，一开始就得到了一定的市场热度，这是好现象，说明市场对UTXO的潜力抱着很大的期待和信心。但热度来得快，降温也是迅速的，符文出现后，自然铭文的热度就下降。目前铭文和符文都还停留在抢“铸造”（mints）的阶段。铸造只是开始，后面如何开展应用、丰富生态才是更重要的事。Nervos CKB的情况亦类似，目前的生态应用可以说是对以太坊生态的简单“复制”。

风险提示 ： 区块链技术研发不及预期；监管政策的不确定性；Web3.0商业模式落地不及预期。

1 . 核心观点

比特币UTXO本身并不具备智能合约能力，目前比特币还未产生类似以太坊那样的丰富生态。随着Ordinals协议、Nervos CKB等对UTXO潜力的挖掘，产生了铭文、符文等新的应用模式，逐渐成为行业关注焦点。基于UTXO构架应用，其安全性自然与主链共享，这种模式也为市场带来很多期待，有可能构建不同于以太坊L2那样的生态模式，这也是市场的期待。

本文对几种典型的UTXO应用模式进行了分析，对比特币生态进行了展望。

2. UTXO的春天，BTC Layer2生态有望得到进一步发展

2.1 基于UTXO的BTC Layer2有望催生新的生态模式

区块链的工作原理需要分散的节点达成共识、确认，这必然带来效率的下降，所以在处理任务（转账或执行合约程序）的时候自然不如中心化节点快，这是一个典型的不可能三角问题（安全、可扩展性、去中心化不可同时最优）。站在提升扩展性的角度，二层网络（Layer2，L2）是一种广泛采用的方案。近几年以太坊L2迅速发展下，生态繁荣下的以太坊链上费用得到了整体的控制，而比特币网络生态发展还十分初级， 2023年的铭文、今年符文等活动带来的链上交易活跃，即可看到比特币网络的费用有个急速攀升的过程（见图2）。

UTXO机制使得比特币的每一聪都是“非同质化”的，有望催生不同于以太坊的生态模式。 由于比特币没有账户，比特币的交易创建的输出其实并非一个简单的公钥地址，而是一个脚本。我们可以这样理解，在Bob给Alice支付1.5个BTC的这个交易中，Bob创建的输出脚本中会包含Alice的公钥Hash。整个脚本的意思是，谁能够提供一个签名让这个包含Alice的公钥的脚本运行，谁就能花费这笔交易的1.5个BTC。显然，创建签名只能使用Alice的私钥，其他私钥创建的签名将无法通过这个脚本的验证，从而确保其他人无法假冒Alice来花费这笔输出。也就是说，UTXO中的BTC并不是以余额的方式记录在某人的账户里——每一笔交易发起者通过脚本为这些BTC创建了一个锁，而所有者才有钥匙——当然某笔转账的比特币的输入（转账发起者）和输出（转账接收者）可能是由多个历史UTXO组合而成，类似不同面值纸币的拼凑。这样做的好处之一是，所有的转账交易都是站在BTC流转的角度，不同的UTXO之间可以进行并行交易，因为UTXO之间是严格区别的。也可以这样理解：UTXO机制将BTC的所有部分（最小单位是“聪”，sats）的流转历程完整记录下来，可以想象每一聪就是一个硬币，在每次流转都获得一个签章来记录轮流历程。相较于以太坊，UTXO是比特币最具特色的数据模型，因此比特币L2有望呈现不同于以太坊那样的生态模式。

升级进一步提升了比特币生态的发展潜力。 我们都知道，比特币Taproot升级是激活隔离见证 (SegWit)以来经历的最重要的升级。Taproot旨在进一步提高网络的隐私性和效率。Taproot 升级最显著的变化是允许将多个复杂的签名（例如多重签名钱包）一起聚合和验证，而不是单独进行验证。通过聚合签名，网络的性能更快、费用更低，且节省区块空间。Taproot通过增强用户的隐私性和灵活性，提供了一种执行比特币交易的新方式，将极大地提高比特币的可扩展性。

2 .2 Ordinals协议进一步挖掘UTXO新的可能

参考以太坊Layer2的发展情况，比特币L2亦有不同的技术路线，众所周知，比特币并不具备以太坊那样的智能合约能力，因此，比特币二层网络有的技术路线有状态通道（如闪电网络等）、侧链、Rollup等，这些路线大多是将智能合约的扩展能力更多依靠L2来实现，通过跨链桥实现比特币主链与L2实现资产跨接，这可以说都是属于侧链的一类。侧链一个核心问题便是侧链与主链实现共识、共享安全等，而如何对接比特币主链的UTXO是绕不开的环节。近期崛起的铭文、符文等Ordinals应用，为基于UTXO构建应用提供了一种可能。基于UTXO构架应用，其安全性自然与主链共享，这种模式也为市场带来很多期待，有可能构建不同于以太坊L2那样的生态模式，这也是市场的期待。

UTXO模型下，每一聪（sats，比特币的最小单位）BTC的流转都是可追溯的，非同质化的（也许这是最早的NFT），这为开发Ordinals协议以及BRC-20生态提供了基础。2022 年 12 月，比特币开发者 Casey Rodarmor发布了一个在 Bitcoin Core（比特币核心）全节点之上运行的开源软件ORD。简单来说，该软件允许用户在比特币区块链上输入任何信息，如一串文本或图像，然后将上传的这些信息与一个特定的聪绑定起来，最终得到一个带有某种信息的聪，也就是所谓的比特币NFT。更清晰地说，Ordinals协议一共分为两个部分：Ordinals（序数）和Inscription（铭文）。Ordinals（序数）从本质上说，是一个为比特币最小单位聪sats（1 BTC = 100000000 sats）编号的方案，并允许跟踪和转移个别聪。在这里，聪按照挖掘顺序进行编号，并按先进先出的顺序从交易输入转移到交易输出。当每个聪被打上编号后，就可以将一段内容写入交易的“见证隔离区”，这段内容也将赋予这笔交易输出的第一个聪。这个写入的过程叫做inscribe（铭刻），而写入的内容就叫做Inscription（铭文）。这里的铭文可以是图片、文字、音视频，甚至是代码，理论上只要大小不超过比特币区块上限4MB都可以完成铭刻。因此Inscription在表现形式上和NFT很像，而Ordinals就是一个能让人们在比特币网络上铸造类似于以太坊上NFT的协议。

Ordinals协议不仅仅可以用来发行NFT，如当铭文按照JSON数据格式附加时，就可以用来发行通证——于是在进一步挖掘UTXO的潜力后，产生了BRC-20等新的资产协议，推动了铭文、符文等应用的发展。自BRC-20出现后，在比特币链上交易便占有一定比例，这预示着独特的比特币Layer2生态的发展潜力。

3.UTXO该产生怎样的生态应用

3.1. Ordinals协议催生铭文、符文生态

BRC-20起源于一个社区实验，是比特币生态的一次尝试。 2023年3月9日，推特用户domodata在gitbook上发布了其称之为“有趣且具有实验性的标准”的BRC-20标准，它基于Ordinals协议创建，可以将铭文设置为JSON数据格式来部署通证、铸造和转移通证。简单来说，就是damodata认为Ordinals协议不仅仅可以用来发行NFT，当铭文按照JSON数据格式附加时，就可以用来发行通证。所以， BRC-20通证可以理解为是一种变异的Ordinals NFT，NFT上铭文刻录的是图片，但BRC-20上铭文都是统一的JSON格式的文本数据。 BRC-20主要为比特币网络发行同质化通证提供了3个标准，包括BRC-20通证的部署（deploy），铸造（Mint）和转移(Transfer)，开发者按照这个标准执行就可以完成BRC-20通证的创建和发行。在gitbook主页中，domodata也给出了部署、铸造和转移的示例。

BRC-20标准推动了铭文的迅速发展，毕竟比特币区块和UTXO的潜力难得被深入挖掘，这是基于比特币UTXO的一次有意思的试验，受到了社区和用户的追捧。

符文显然更进一步，在设计、发行和兼容性等方面有着不小的改进，在兼容同质化代币、对接网桥、DeFi应用程序方面做足了准备。

3.2 UTXO的进化：Nervos（CKB）细胞模型

比特币并没有我们熟悉的账户余额模型，而是采用了UTXO（Unspent Transaction Output，未经花费输出）来表达比特币的交易流转。例如，用户从其他人那里接收到100个BTC，就形成了100BTC的UTXO，等于是把这100BTC当做一个盒子，并加上一把用户私钥才能解开的锁。而实际上这100BTC可能是由另外几个带锁的UTXO盒子组合而成（比如，4个25BTC的UTXO盒子，或者其他组合），也就是每次的操作结果就形成了一个未经花费的输出（UTXO）；而并非是像账户余额模型那样只是更新余额的（数字）状态。但同时，比特币UTXO只能存储其“含有”的比特币价值，并不能存储更多的数据，也不具备更多的扩展性。

Nervos CKB 继承了比特币UTXO的架构并创建了 Cell Model（细胞模型），这是一种作为状态存储的通用UTXO模型，保持了UTXO的简单性和一致性。在 CKB 中，所有状态都存储在Cell中，计算在链下完成，由节点进行交易验证、上链。Cell代表Nervos中的基本数据存储单元，与比特币UTXO不同的是，它可以包含各种数据类型，例如 CKByte、Token、JavaScript代码或JSON 字符串等序列化数据，这种更丰富的数据类型拓宽了Cell的能力，使得UTXO得到了拓展——如实现智能合约（甚至是定制化的智能合约，例如发行NFT代币、限制代币的供应以及制定满足独特需求的使用条件）。

同样受比特币 UTXO 模型的启发，Cell 模型定义了Nervos CKB内各个Cell的行为，以及更新其所包含数据的过程。如同比特币UTXO，Cell一经形成便是不可变的：一旦 Cells 添加到链上，就不能进行任何更改。更新Cell内的数据需要一个称为“花费”的过程——这类似比特币UTXO转账实现“花费”。并使用更新的数据创建一个新的Cell，然后将其添加到链上——这类似于新的比特币UTXO（为花费的输出）的形成。同样，每个Cell只能被花费一次。

总之，我们可以简单理解：Cell类似一个更智能的UTXO，比特币UTXO是一个装着纸质账本的盒子，而Cell是将盒子里的账本换成了Excel电子文档。

需要注意的是，Cell模型将智能合约执行的计算和验证分开。计算发生在链下，生成新数据，更新后的数据由网络节点进行链上验证。在细胞模型中，智能合约的执行是并行的，即每个交易在自己的虚拟机中独立运行，多个虚拟机同时运行。细胞模型中的交易高度灵活且高效，多个智能合约操作可以批量处理为单个交易，从而最大限度地减少交易和处理费用。

上述提到的链下计算、共识结果上链的模式是比较流行的，如BTC拓展协议中RGB是一类比较流行的协议，即在链下计算，将共识交易的结果提交到比特币链上，这种协议本质上类似闪电网络。在此基础上催生了RGB++协议，利用一次性密封条和客户端验证技术来管理状态变更和交易验证。它通过将比特币 UTXO 同构绑定映射到Nervos CKB 的Cell上，并利用 CKB 链和比特币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——这样做的好处是使得UTXO的特性能够在比特币和Nervos CKB之间无缝衔接。RGB++不仅实现了增强的客户端验证、交易合并、共享状态等，还为比特币带来了无须跨链、不损失安全性的图灵完备合约扩展和性能扩展。

3.3．特别的UTXO，能否造就特别的比特币生态？

曾经一段时间，比特币UTXO与以太坊的ERC20之间，似乎有着古典与现代般的区别。UTXO既是比特币安全可靠（防双花、可追溯等）的根源，又因扩展性问题限制了比特币的生态发展，暂时还不能达到以太坊DeFi、NFT以及元宇宙那样丰富生态场景。