比特幣智能合約的新進展:探析Fractal BTC與CAT20協議

最近比特幣生態迎來了一項重要進展。經過多輪測試網後,Fractal BTC於9月份正式上線主網。Fractal的一大亮點在於其具備智能合約能力,並在主網上線之際推出了全新的代幣協議CAT20。CAT20在技術設計上有哪些巧妙之處?我們又能從中學到什麼?

Fractal Bitcoin簡介

在深入了解CAT20之前,我們需要先簡單介紹一下Fractal Bitcoin。兩者的關係類似於ERC20和ETH,CAT20協議是部署在Fractal Bitcoin之上的。

Fractal Bitcoin又稱分形比特幣,是一個與BTC完全兼容的"二層"網路。相較於BTC,它的區塊確認時間更短,僅需1分鍾。其基本原理如其名所示,即將BTC網路復制多份,每條鏈都能處理交易,從而提高整體處理速度。不過,關於不同鏈之間的通信細節目前尚不明確,官方也未提供相關技術文檔。

Fractal的一大亮點在於啓用了BTC早期因安全考慮而棄用的操作碼OP_CAT,這使得Fractal Bitcoin的功能得到了顯著提升。有觀點認爲,OP_CAT能賦予BTC智能合約能力,這爲未來發展開啓了更多可能性。

目前,已有開發者在Fractal Bitcoin上實現了類似ERC20的協議。

CAT Protocol概述

有了底層OP_CAT的支持,相應的協議很快就問世了。當前已經在實際運行的是CAT20協議。

與成熟的ERC20協議相比,CAT20是如何實現類似的生命週期的呢?

部署流程

部署前,用戶需指定錢包地址和代幣基本信息,後者與ERC20類似。CAT20的特色在於可以設置預挖和每次鑄造的數量限制。

部署過程分爲"commit"和"reveal"兩個階段。在commit階段,交易輸出腳本會寫入代幣的基本信息。該階段產生的交易哈希值將作爲代幣的唯一標識。

在reveal階段,交易會首先輸出一個OP_RETURN,保存CAT20初始狀態的哈希值。隨後會輸出一個Minter,用於後續鑄造過程中的狀態維護。

整個部署過程遵循了區塊鏈上常見的提交-揭示兩步驟,這是一種普遍的項目部署方式。

鑄造機制

鑄造過程有以下特點:

• 輸入是一個minter,最初由部署階段生成
• 每次鑄造只有一個minter作爲輸入,輸出可以有任意個minter
• 每次鑄造只生成一個token
• 輸出順序固定,minter必須在token之前

這種設計使得鑄造過程變得靈活有趣。例如,minter作爲輸出可以是0個、1個或多個。如果每次都只輸出1個,網路中可用的minter數量將保持不變,可能導致擁堵。爲避免這種情況,通常會將輸出設置爲大於1。

然而,每多輸出一個minter就意味着多支付一筆utxo費用。出於經濟考慮,更多人可能傾向於將minter設爲0,這可能導致minter通縮,需要部分用戶主動多支付minter來平衡。

在V2版本中,默認生成兩個狀態相近的Minter。

交易構建的技術細節

reveal過程中使用了前一個交易的輸出commit作爲輸入。這是通過巧妙改寫腳本邏輯實現的,使得同一私鑰可以控制兩個不同地址的utxo。

而在minter階段,所有人都可以使用這些utxo作爲輸入,這可能是借助了OP_CAT的智能合約能力,每個minter本質上就是一個智能合約。

交易狀態管理

minter中的狀態存儲在兩個地方:交易輸出的OP_RETURN和智能合約(即Minter和Token)中。

OP_RETURN存儲當前交易輸出狀態的哈希值,合約中存儲Token剩餘的鑄造次數。每次鑄造後,新生成Minter的鑄造數量爲剩餘可鑄造數量的一半。

最終,所有Minter的剩餘數量歸零。

值得注意的是,CAT20的Token也是智能合約,包含數量和歸屬者地址兩個基本狀態。這與BRC20或銘文不同,CAT20並不直接存在於用戶地址的UTXO上。

轉帳和銷毀

轉帳時,構建交易的輸入和輸出token數量需保持一致。同一筆交易可包含多個不同token,只要各自的輸入輸出數量平衡即可。

如需銷毀Token,只需將其轉到普通地址即可。

總結

CAT20的設計讓用戶擁有很大的操作靈活性,但也對合約部分的校驗邏輯提出了更高要求。這種設計帶來了一些優勢:

1. 查詢Token持有情況只需檢查token的utxo,無需向上追溯。
2. 查看鑄造當前狀態可通過搜索OP_RETURN中帶有cat數據的交易實現。

這一創新爲比特幣生態帶來了新的可能性,值得我們持續關注其發展。