BitVM扩展比特币L1功能的一个独特努力是BitVM。这个概念建立在Taproot升级到比特币的基础上。BitVM的概念是通过链下执行程序来扩展比特币的功能，并保证执行可以通过欺诈证明在链上受到挑战。虽然BitVM似乎可用于在链下实现任意逻辑，但在实践中，在L1上执行欺诈证明的成本随着链下程序的规模而迅速增长。这个问题限制了BitVM在特定问题上的适用性，比如最小化信任的BTC桥。许多即将推出的比特币L2都利用BitVM进行桥接实现。
BitVM操作简化图
侧链解决比特币有限的可编程性的另一种方法是利用侧链。侧链是完全可编程的独立区块链，例如，EVM兼容，试图与比特币社区保持一致，并为该社区提供服务。Rootstock、Blocksteam的Liquid和Stacks V1就是这些侧链的例子。
比特币侧链已经存在多年，在吸引比特币用户方面总体上取得了有限的成功。例如，Liquid有不到4500个BTC桥接到侧链上。然而，在这些链上构建的一些DeFi应用程序已经取得了一些成功。例子包括Rootstock上的Sovryn和Stacks上的Alex。
比特币L2比特币L2正在成为构建基于比特币的无需许可应用程序的焦点。它们可以提供与侧链相同的优势，但具有来自比特币基础层的安全保证。关于什么真正代表了比特币L2，一直存在争议。在本文中，我们避免了这种争论，但讨论了如何使L2与L1充分耦合的主要考虑因素，并讨论了一些有前途的L2项目。
比特币L2要求L1的安全性比特币L2最重要的要求是从L1的安全性中获得其安全性。比特币是最安全的链，用户希望这种安全性能够扩展到L2。例如，闪电网络已经是这种情况。
这就是侧链被归类为此类的原因，它们有自己的安全性。例如，Stacks V1 的安全性依赖于 STX 代币。
这种安全要求在实践中很难实现。为了使L1保护L2, L1需要能够执行某些计算来验证L2的行为。例如，以太坊的rollup从L1中获得安全性，因为以太坊L1可以验证零知识证明(zk rollup)或验证欺诈证明(optimistic rollup)。比特币基础层目前缺乏这两方面的计算能力。有人提议向比特币添加新的操作码，允许基础层验证rollup提交的zkp。此外，BitVM等提案试图在不更改L1的情况下实现欺诈证明的方法。BitVM面临的挑战是，欺诈证明的成本可能非常高(数百个L1交易)，限制了它们的实际应用。
为L2实现L1级安全性的另一个要求是，L1具有L2交易的不可变记录。这就是数据可用性(Data Availability, DA)需求。它允许只监视L1链的观察者验证L2状态。通过铭文，可以将L2 TX的记录嵌入到比特币L1中。然而，这就产生了另一个问题，那就是可扩展性。比特币 L1 的区块时间限制为大约每10 分钟 4MB，数据吞吐量限制为大约 1.1 KB/s。即使L2交易被高度压缩到大约10 bytes/tx，假设所有L1交易都用于存储L2数据，L1也只能支持约100 tx/秒的L2吞吐量。
从L1桥接信任最小化在以太坊L2中， L2的桥接由L1控制。桥接到L2，又名Peg-in，实际上意味着将资产锁定在L1上，并在L2上创建此资产的副本。在以太坊中，这是通过L2原生桥智能合约实现的。这个智能合约存储了桥接到L2的所有资产。智能合约的安全性来源于L1验证器。这使得到L2的桥接安全且信任最小化。
在比特币中，不可能有一个由全部L1矿工保护的桥。相反，最好的选择是拥有一个存储L2资产的多重签名钱包。因此，L2网桥的安全性取决于多重签名安全性，即签名者的数量、他们的身份以及如何保护转入和转出操作。提高L2桥接安全性的一种方法是使用多个多重签名，而不是使用一个包含所有L2桥接资产的多重签名。这方面的例子包括TBTC，其中多重签名签名者必须提供质押品，如果他们作弊，质押品可能会被削减。类似地，提议的BitVM桥要求多重签名签名者提供安全保证金。但是，在此多重签名中，任何签名者都可以发起转出交易。转出交互受到BitVM欺诈证明的保护。如果签名者犯了恶意行为，其他签名者(验证者)可以在L1上提交欺诈证明，从而导致恶意签名者被删除。
比特币L2格局
比特币L2项目总结比较
ChainwayChainway正在比特币的基础上建立一个zk rollup。Chainway rollup使用比特币L1作为DA层来存储rollup的zkp和状态差异。此外，rollup利用证明递归，使每个新证明聚合在前一个L1块上发布的证明。该证明还聚合了“强制交易”，即L2相关的交易，这些交易在L1上广播，以强制将其包含在L2上。这种设计有几个优点
1.强制交易保证rollup排序器无法审查L2交易，并赋予用户通过在 L1 上广播这些 TX 来包含这些 TX 的权力。
2.使用证明递归意味着每个区块的证明者必须验证前一个证明。这创建了一个信任链，并保证无效的证明不能包含在L1上。
Chainway团队还讨论了使用BitVM来保证正确执行证明验证和转入/转出交易。使用 BitVM 验证桥接交易可将桥接多重签名的信任假设减少到诚实的少数。
BotanixBotanix正在为比特币构建一个EVM L2。为了提高与比特币的一致性，Botanix L2使用比特币作为PoS资产来达成共识。L2验证者从在L2上执行的交易中赚取费用。此外，L2使用铭文将所有L2交易的默克尔树根存储在L1上。这为L2交易提供了部分安全性，因为L2交易日志不能更改，但不能保证这些交易的数据处理。
Botanix通过一个名为Spiderchain的去中心化多重签名系统网络处理L1的桥接。多重签名的签名者是从一组业务流程协调程序(orchestrators)中随机选择的。Orchestrators将用户资金锁定在L1上，并签署一份证明，在L2上生成等量的BTC。Orchestors 需要提交一份保证金才有资格担任此职位。在发生恶意行为时，安全保证金可以削减的。
Botanix已经启动了一个公共测试网，主网计划在2024年上半年启动。
Bison NetworkBison的比特币L2采用主权rollup风格。Bison使用STARK实现zk rollup，并使用Ordinals将L2 TX数据和生成的zkp存储到L1。由于比特币无法在L1上验证这些证明，因此验证委托给在其设备中验证zkp的用户。
对于与 L2 之间的 BTC 桥接，Bison使用离散日志合约(DLC)。DLC由L1保护，但依赖于外部预言机。这个预言机读取L2状态并将信息传递给比特币L1。如果这个预言机是中心化的，预言机可能会恶意地在L1上使用锁定的资产。因此，对于 Bison 来说，最终转向去中心化的 DLC 预言机非常重要。
Bison计划支持基于rust的zkVM。目前，Bison OS实现了许多合约，例如Token合约，可以使用Bison证明器来证明。
Stacks V2Stacks是最早专注于扩展比特币可编程性的项目之一。Stacks正在进行改造，以更好地与比特币L1保持一致。本次讨论的重点是即将到来的Stacks V2，预计将于2024年4月在主网上发布。Stacks V2实现了两个新概念，这些概念改进了与 L1 的一致性。第一个版本是Nakamoto Release，更新了Stacks的共识，以遵循比特币区块和最终确定性。第二种是改进的BTC桥接，称为sBTC。
在Nakamoto Release中，Stacks中的区块是由在L1上以BTC进行保证金交易的矿工开采的。当Stacks矿工创建一个区块时，这些区块被锚定在比特币L1中，并接收L1 PoW矿工的确认。当一个区块收到150个L1确认时，这个区块被认为是最终确定的，如果不分叉比特币 L1，就无法分叉。在这一点上，开采该区块的Stacks矿工获得STX奖励，他们的BTC保证金被分发给网络Stackers。这样，任何超过150个区块(约1天)的Stacks区块都依赖于比特币L1安全性。对于较新的区块(< 150次确认)，只有在70%的Stackers支持分叉的情况下，Stacks链才能分叉。
另一个Stacks升级是sBTC，它提供了一种更安全的方式来将 BTC 桥接到 Stacks。为了将资产桥接到堆栈，用户将他们的BTC存入由L2 Stackers控制的L1地址。当存款交易得到确认时，sBTC就会在L2上铸造。为了确保桥接BTC的安全性，Stackers必须在STX中锁定超过桥接BTC价值的保证金。Stackers还负责执行来自L2的转出请求。转出请求作为L1交易广播。确认后，Stackers在L2上销毁sBTC，并协作签署L1 tx，释放L1上用户的BTC。对于这项工作，Stackers获得了之前讨论过的矿工保证金奖励。这种机制被称为传输证明(PoX)。
Stacks与比特币一致，要求许多重要的L2交易作为L1方式执行，例如矿工PoX保证金，转出交易。这个要求确实提高了桥接BTC的一致性和安全性，但由于L1的波动性和高费用，可能导致用户体验下降。总的来说，升级后的堆栈设计解决了V1中的许多问题，但仍然存在一些弱点。这包括在L2和L2 DA中使用STX作为原生资产，也就是说，L1上只有交易和智能合约代码的哈希值可用。
BOB比特币构建(Bulid-on-Bitcoin，BOB)是一个以太坊L2，旨在与比特币保持一致。BOB作为以太坊上的Optimistic rollup运行，并使用EVM执行环境来实现智能合约。
BOB最初接受不同类型的桥接BTC (WBTC, TBTC V2)，但计划在未来使用BitVM采用更安全的双向桥接。
为了区别于其他同样支持WBTC和TBTC的以太坊L2, BOB正在构建允许用户直接从 BOB 与比特币 L1 交互的功能。BOB SDK提供了一个智能合约库，允许用户在比特币L1上签署交易。这些交易在 L1 上的执行由比特币轻客户端监控。轻客户端将比特币区块的哈希值添加到BOB中，以允许简单验证(SPV)提交的交易在L1上执行并包含在区块中。另一个特性是独立的zkVM，它允许开发人员为比特币L1编写rust应用程序。正确执行的证明可以在BOB rollup上进行验证。
目前的BOB设计被更好地描述为一个侧链，而不是比特币L2。这主要是因为BOB的安全性依赖于以太坊L1，而不是比特币的安全性。
SatoshiVMSatoshiVM是另一个计划推出zkEVM比特币L2的项目。随着1月初测试网的启动，该项目突然出现。该项目的技术细节很少，也不清楚谁是该项目的开发人员。关于SatoshiVM的少数技术文档指出，使用比特币L1进行DA，通过支持在L1上广播交易的能力来抵抗审查，并使用BitVM风格的欺诈证明来验证L2 zkp。
鉴于其匿名性，围绕该项目存在很多争议。一些调查显示，该项目与Bool Network有联系，Bool Network是一个较老的比特币L2项目。
比特币L2中的创业机会比特币L2的发展空间带来了一些创业机会。除了为比特币打造最佳L2平台这个显而易见的机会之外，还有其他一些创业机会。
比特币数据层许多即将推出的L2旨在加强与L1的一致性。这样做的一种方法是将L1用于DA。然而，考虑到比特币区块大小的硬性限制和L1区块之间的长延迟，L1将无法存储所有L2交易。这为比特币特定的数据处理层创造了机会。现有的网络，例如Celestia，可以扩展以填补这一空白。然而，创建一个依赖于比特币安全性或BTC抵押品的链下DA解决方案可以提高与比特币生态系统的一致性。
MEV提取除了使用比特币L1进行DA外，一些L2可能会选择将L2交易排序委托给BTC绑定的排序器，甚至委托给L1矿工。这意味着任何MEV提取都将委托给这些实体。鉴于比特币矿工不具备完成这项任务的能力，一家专注于MEV提取和比特币L2私人订单流的类似flashbot的公司就有机会出现。MEV提取通常与所使用的VM密切相关，鉴于比特币L2没有商定的VM，该领域可能有多个参与者。每个人都专注于不同的比特币L2。
比特币收益工具比特币L2将需要使用比特币抵押品来进行验证器选择、DA安全性和其他功能。这为持有和使用比特币创造了收益机会。目前，有一些工具提供了这样的机会。例如，Babylon允许质押比特币来保护其他链。随着比特币L2生态系统的蓬勃发展，聚合比特币原生收益机会的平台有很大的机会。
总而言之，比特币是最受认可、最安全、流动性最强的加密货币。随着比特币现货ETF的推出，比特币进入了机构采用阶段，保持比特币作为一种无需许可和抗审查资产的基本性质比以往任何时候都更重要。这只能通过扩大比特币周围的无许可应用空间来实现。比特币L2和支持这些L2的创业生态系统是实现这一目标的基本要素。在Alliance，我们希望为正在创建这些初创公司的创始人提供支持。
感谢Orkun Mahir Kılıç，Ken Liao对本文的宝贵反馈。
