Stacks：比特币智能合约层

一键发币： SOL | BNB | ETH | BASE | Blast | ARB | OP | POLYGON | AVAX | FTM | OK

在本文中，我们将介绍 Stacks 的机制以及其生态系统中两个重要的 DeFi 协议：ALEX 和 Arkadiko 协议。

每当BTC区块奖励减半时，矿工的收入也会减半。 由于BTC交易贡献的佣金占矿工收入的比例还不到5%，算力系统过去一直靠BTC价格翻倍来支撑。 随着BTC市值的上升，波动性逐渐降低，减半后挖矿奖励可能逐渐无法覆盖算力成本，因此BTC需要一个可持续的收入来源。 随着应用的爆发，ETH的生态应用解决了目前由于比特币网络的出块时间和智能合约限制而无法实现的可持续收入问题。

比特币 NFT 协议 Ordinals 拉开了比特币生态系统爆炸式增长的序幕，网络使用量不断增长，费用飙升至 18 年初的水平。 截至5月11日，Ordinals BRC20代币品种超过14000种，铭文锻造超过580万枚，矿工收益增长。 2019 年中期和 2021 年比特币网络日交易费用增长得益于整体市场的高度活跃，而这种交易增长来自于比特币生态系统的创新和发展，BTC 日交易费用最高达到 600+ BTC BTC 日交易费用最高达到 600+ 比特币。

但BTC网络的容量和速度限制了相关交易活动的发展，如果BTC像ETH生态系统有L2层来创造更多的用例和费用，可以大大增加网络矿工的收入并保持算力的增长 。

随着BTC减半的临近，BTC L2概念继续流行。

按照比特币网络当前的区块率，减半预计将于 2024 年 5 月发生，BTC 减半一直是市场上最激烈的事件之一。 随着减半时间的临近，资金将更加关注比特币，但由于比特币市值较大，投资比特币只能获得市场Beta收益，释放比特币流动性、拓展比特币应用层的L2项目将有可能成为 追求阿尔法回报的基金的首选目标。

Stacks是BTC L2网络项目中生态最繁荣的，将于2023年底进行重大更新。

由于技术开发难度较大，BTC上的L2项目数量一直较低，市场热度较低。 虽然闪电网络大家都很熟悉，但闪电网络主打P2P支付，并不是Stacks的直接竞争对手，而Stacks是目前BTC L2概念中生态发展最为繁荣的项目。2023年底，中本聪升级 Stacks的开展将带来网络性能的全面提升，同时上线一个重要产品——随着BTC减半周期，Stacks有可能获得多余的市场资金 。

1、Stacks简介及路线图

Stacks是一个比特币智能合约层，旨在使智能合约能够使用比特币作为资产，并在无需信任的情况下在比特币区块链上结算交易。

Stacks 的初始版本于 2021 年初推出，引入了比特币交易结算、使用 Clarity 语言进行智能合约设计以及支持 BTC 资产原子交换等功能。Stacks 层的目标是 通过将比特币转化为生产性资产而非被动资产，并启用各种去中心化应用程序来增加比特币经济。

尽管Stacks并没有直接将自己称为侧链，但我们认为Stacks本质上仍然是一条建立在比特币链之外的新链，具有独立的治理结构和交易模型。 然而，与侧链通常仅通过跨链桥来桥接资产不同，Stacks 通过在比特币主链上提交锚定交易来与比特币主链集成，其中包含 Stacks 链上区块头信息的摘要，以及 一些附加信息，被广播到比特币网络以确保其不被篡改。 此外，该项目允许应用程序和智能合约使用 BTC 作为资产或货币在比特币主链上结算交易。

所以Stacks可以定义为一种创新的侧链模型。 与 ETH 的 Rollup 方案（称为“Native Layer2”）相反，两者都将多个交易打包成一个批次，并将它们提交到区块链进行验证。 这种方法减少了区块链上的交易数量并提高了整体性能。 主要区别是：

• 验证机制不同：Stacks采用PoX（Proof of Transfer）共识算法，而Optimism Rollup采用PoS（Proof of Stake）共识算法。
• 安全性不同：ETH转POS机制，矿工和验证者是同一角色，而Rollup链验证节点需要质押一定数量的ETH作为安全保证。 在Stacks中，矿工和交易验证者是两个角色，交易验证者需要质押STX代币（挖矿BTC），矿工需要质押比特币主链上的BTC（挖矿STX）。

Stacks发展时间线如下：

• 2018年第四季度主网上线
• 2018年第四季度官方钱包Hiro Wallet发布
• 2019 年第二季度向 SEC 提交 5000 万美元申请以获得合规代币发行
• 2019年第二季度Stacks 2.0白皮书发布
• 2019年Q2引入Clarity合约发展预言
• 2019年第三季度成为首个符合SEC标准的公开发行
• 2019 年第三季度通过代币发行筹集 2300 万美元
• 2020年第一季度实施挖矿转账证明（POX）共识机制
• 2020年第二季度Stacks 2.0测试站点上线
• 2020年Q2向SEC提交开发报告
• 2020年Q4 Stacks 2.0上线，STX不再被视为受美国法律监管的证券（SEC尚未公开同意这一观点）
• 2021年Q2 Stacks Accelerator生态发展计划发布
• 2021 年第二季度发布 Stacks 扩展计划 Hyperchain
• 2021 年第四季度 Clarity 合同审计
• 2022年第二季度发布2.05.0.2.0版本
• 2023 年第一季度 Stacks 2.1 版发布
• 2023年第一季度Hiro开发者平台上线
• 2023年Q4重大更新，中本网络发布
• 2023年Q4重大更新，SBTC发布

2、Stacks架构及其工作原理

Stacks的核心层与比特币层基于PoX（Proof of Transfer）机制进行交互，这是类似于PoS的权益质押，两者交互过程如下：

图：按角色划分的堆栈交互流程

STX 矿工通过在比特币区块链上发送交易来参与领导者选举，其中可验证随机函数 (VRF) 为每轮随机选择领导者（同时给予较高的 BTC 出价更多权重），领导者在堆栈上写入一个新区块 链。

STX持有者可以通过参与一个称为“Stacking”的过程来参与共识并赚取BTC。 此过程涉及用户将其 STX 锁定一段奖励期（大约两周），运行或支持完整节点，并通过 STX 交易在网络上发送有用的信息。 积极参与 Stacking 的 STX 持有者将在该周期内获得比特币奖励。

PoX 矿工竞标比特币层，成为下一个区块的领导者。 他们通过花费比特币参与竞标并获得 STX 代币作为奖励。 2.

一旦 PoX 矿工赢得了领先者出价，他们将开始创建新区块并将其添加到 Stacks 层。 这个过程是通过链锚定来实现的，即将Stacks区块链中的信息与比特币区块链上的信息进行绑定。

在Stacks层，新的区块包含所有最新的交易和状态变化。 这些交易和状态变化被广播到整个网络，并被其他节点验证和确认。

一旦新区块被验证，它就会被添加到 Stacks 区块链中，并且所有感兴趣的各方都可以看到最新状态。

Stacks核心层和比特币层之间的交互是通过一个称为“链锚定”的过程来完成的。 链锚定是将 Stacks 区块链上的信息与比特币区块链上的信息绑定的过程。 这个过程确保了Stacks网络上发生的所有交易和状态变化都可以追溯到比特币区块链，并被证明受到比特币网络的识别和保护。

具体来说，每个Stacks区块都包含一个指向前一个Stacks区块的哈希值和一个指向前一个比特币区块的哈希值。 该哈希值是通过将前一个比特币块的哈希值与前一个 Stacks 块的哈希值相结合而生成的。 这样，每个新的 Stacks 区块在其标头中都包含指向前一个比特币区块的哈希值，从而将两个网络绑定在一起。

2.1 一个具体的例子

假设 Alice 是 Stacks PoX 矿工，他想成为下一个区块的领导者。 她可以通过在 Stacks 网络上花费比特币 (BTC) 进行出价。 她的出价越高，她成为领导者的可能性就越大。 这个竞价过程发生在 Stacks 链上，新的区块被写入比特币层。

一旦爱丽丝赢得了领导者的出价，她将开始创建新的块并将它们添加到堆栈层。 作为奖励，Alice 将收到一定数量的 STX 代币。 这些 STX 代币由其他 Stacks 用户支付的交易费用组成，并且由于 PoX 机制，它们是由 Alice 花费 BTC 赚取的。

简而言之，PoX 与比特币的 PoW 共识机制不同，但它使用已经开采的 BTC 而不是开采的算力来保证安全，并使用 STX 代币代替 BTC 作为矿工奖励。

2.2 中本升级

Nakamoto 升级是 Stacks 的下一个重大升级，预计于 2023 年第四季度推出。这次升级意义重大，因为它将引入五个重要功能。 最值得注意的一点是：Stacks 交易由比特币网络保护。 此功能使 Stacks 交易更加安全可靠，成为真正的 Layer2，而不是具有自己独立状态的侧链。 其次，引入去中心化、双向的比特币锚定（sBTC）可以帮助释放价值数千亿美元的“比特币 DeFi 市场”。 最后，4-5秒的出块率以及对其他网络编程语言（如Solidity）的支持极大地提高了网络性能，降低了开发者的进入难度，为生态项目的爆发奠定了基础。

根据 Stacks 12 月份关于 Nakamoto 升级的白皮书，更多详细信息如下：

• 与BTC共享网络安全：使Stacks交易能够接收来自比特币的最终确认； 经过大约 100 个比特币区块或大约一天的确认后，Stacks 层上的交易将受到整个比特币网络的哈希算法的保护。 这意味着要撤消这些交易，攻击者需要攻击整个比特币网络。 这些交易在比特币网络上结算，具有比特币的最终性。 此外，Stacks层与比特币网络同时分叉，因此Stacks层上的任何状态都会自动跟随比特币分叉。
• SBTC：引入一种新的去中心化、非托管的比特币挂钩资产 sBTC，允许智能合约运行得更快、更便宜，而不会影响安全性。 这也使得 Stacks 层上的合约能够通过挂钩交易写入比特币网络。Stacks 已经支持 BTC 原子交换，使比特币地址能够拥有和移动 Stacks 层上定义的资产。 实现的 Magic 交换和双体船交换是比特币 L1 和 Stacks 层上的资产之间无需信任的原子交换的示例。 此外，用户可以在比特币地址上拥有 Stacks 层上的资产，例如 STX、稳定币和 NFT，并通过比特币 L1 交易进行转移。
• Clarity 语言：Clarity 语言是一种用于可证明智能合约的安全、可确定的语言。 使用 Clarity，开发人员可以输出执行结果，并在执行之前确定合约可以做什么和不能做什么，从而使 Clarity 语言对于链上智能合约来说更加安全。 例如，如果您当前正在签订合同或进行转账，您可以在合同签订后确定您的账户余额，然后再进行确认。 截至 2022 年 12 月，Stacks 层已部署超过 5,000 个 Clarity 合约。
  比特币状态读取：允许对比特币链进行完整读取，支持比特币交易和状态变化的读取，以及比特币交易触发的智能合约的执行。 Bitcoin Read 可以实现比特币 L1 层网络数据与 L2 层网络数据的同步。
• 快速封堵和定制子网支持多种开发语言：当前封堵时间为10分钟，升级使用拜占庭共识可实现4-5秒的封堵速度，打破了BTC 10分钟的封堵限制，保障网络安全 每次比特币出块时，将交易哈希写入比特币。 此外，与 Stacks 主网相比，子网等可扩展层可以在性能和去中心化方面做出不同的权衡。 子网可以支持其他编程语言和执行环境（例如以太坊的 Solidity 和 EVM），这使得所有以太坊智能合约都可以使用比特币锚定资产并在比特币链上结算。

2.3 SBTC

SBTC是中本聪网络升级中的核心产品。 当BTC L2网络建立后，如果链上缺乏原生资产，第二层网络的金融生态系统将无法运行，而SBTC通过支持去中心化的比特币借贷、比特币支持的稳定币等解决了这个问题 。 同时，SBTC比目前的BTC锚定币方案具有更去中心化、更原生的锚定特性，能够在BTC锚定币市场获得一定的份额，有望大幅提升Stacks网络的TVL以及 用户数量。

SBTC的特点是动态变化的签名者的去中心化集合，打破了BTC最多15个多重签名地址且无法更改签名者的中心化困境。 另一方面，作为 Stacks 二线网络的核心资产，缺点是缺乏 ETH 生态中主流应用的激励支持，优点是会得到 Stacks 网络中所有 DeFi 应用的激励 。 最后，基于SBTC的稳定币也为SBTC的市值提供了想象空间。

BTC锚定资产的基本原理是：

• 铸币锁定：将BTC锁定在BTC链上，并在目标链上铸造锚定资产
• 烧录解锁：销毁目标链上的锚定资产，释放BTC链上的BTC。

由于BTC链不是图灵完备的，因此BTC在BTC链上的锁定需要通过见证人管理的托管账户来完成； 当 Burn 交易发生时，见证人必须手动完成 Unlock 循环。

锚定 BTC 的加密货币应用链是图灵完备的（例如 ETH 链上的 WBTC），因此处于 Lock-Mint 循环中。 可以选择在目标链上部署BTC轻节点合约，当用户将Lock交易传递到轻节点合约时，验证合约并执行Mint操作，或者仍然可以依靠见证人来验证Lock交易并执行Mint操作。 执行造币厂。

BTC锚定资产设计的关键点是见证人机制，它决定了锚定币是中心化方案还是去中心化方案，以及资产的安全性。

SBTC的Mint和Burn具体流程如下：

• 当用户想要将 BTC 转换为 SBTC 时，他们需要将 BTC 发送到多重签名地址并在 Stacks 网络上发起交易。
• 该交易触发智能合约，将 BTC 发送到多重签名地址，并在 Stacks 网络上创建相应数量的 SBTC 资产。
• 当用户想要将 SBTC 转换回 BTC 时，他们需要向智能合约发送一条消息，并在 Stacks 网络上发起另一笔交易。
• 该交易会触发另一个智能合约，该合约会销毁相应数量的SBTC资产，并将相应数量的BTC发送给用户。

2.3 以太链上的BTC锚定币分析

2020–04–01 2500 比特币

2022–05–01 334,541 比特币 +133.8x

DeFi Summer对TVL的追求带来了BTC锚定币的快速增长，流通中的BTC锚定币峰值市值约占BTC市值的1.57%。WBTC占比最大，达到83%市值， HBTC 占据第二位，占总市值的 11.5%。 中心化BTC锚币占比95%以上，去中心化解决方案REN BTC最大，占比2%左右； 2020 年 11 月，REN BTC 达到 15% 以上。

2.4 Stacks和 RSK 的比较

Stacks和老牌BTC二级程序RSK都是基于比特币的智能合约平台，它们都旨在扩展比特币的功能和应用场景。 以下是 Stack 相对于 RSK 的一些优势：

• 与比特币更深入的连接：Stacks层与比特币主链的连接更深、更紧密。 具体来说，Stacks层使用一种技术来实现智能合约功能，这使得Stacks层可以直接使用比特币作为其资产或货币，并在比特币主链上结算交易。 这样的设计让Stacks Layer与比特币主链的连接更加紧密，更好地发挥比特币的安全性和稳定性。
• 更高效的智能合约执行：Stacks Layer采用了一种名为Clarity的新型智能合约编程语言，旨在提高智能合约的可靠性、安全性和可审计性。 清晰性是简洁、清晰、可预测、易于审计，这使得智能合约执行更加高效、可靠。
• 更好的去中心化治理：Stacks层采用去中心化治理模式，这意味着社区成员可以参与平台决策。 未来，Stacks层将继续推动去中心化治理，为社区成员提供更多参与机会。 另一方面，RSK 治理模型涉及通过 5 席治理委员会代表社区参与社区。
• 更广泛的生态系统支持：Stacks生态系统正在积极发展，已经吸引了许多知名项目和公司加入。 例如，Blockstack PBC（现已更名为 Hiro Systems）是 Stacks 生态系统中最重要的项目之一，并开发了许多基于 Stack 的

3、通证经济模型

STX代币的总供应量上限为18.18亿个，目前流通中的代币约为13.6亿个。详情参考这里。

Stacks加密货币的创世区块中有13.2亿个STX。这些STX在2017年和2019年通过多次发行进行分配。STX 2017年发行定价为0.12美元，2019年发行定价为0.25美元，2019年符合SEC标准的发行为 售价为 0.30 美元。

挖矿奖励前 4 年分配为 1000 STX/块，随后 4 年分配为 500 STX/块，接下来 4 年分配为 250 STX/块，然后永久分配为 125 STX/块。 分配给创始人和员工的 STX 经过 3 年解锁。

• 堆叠：一种机制，用户可以在赚取 STX 的同时质押其 STX 以保护网络安全，奖励根据质押的 STX 数量和整体网络参与率而有所不同。 持有者可以选择不同的累积周期来获得不同的奖励。 通常，较长的堆叠周期将提供更高的奖励。 奖励的大小取决于锁定的代币数量和Stacking周期的长度。 参与者将在 Stacking 周期结束时获得奖励。 奖励以STX的形式支付，并存储在参与者的钱包中。一个Stacking周期的长度约为1,800个区块，持续约2周。 在每个Stacking周期结束时，参与者可以选择继续Stacking或退出Stacking。
• 流动性挖矿：除了质押奖励之外，用户还可以通过向 Stacks 区块链上的去中心化交易所 Stacks DEX 提供流动性来赚取 STX。
• 治理：STX 持有者对 Stacks 区块链拥有治理权，并且能够对网络的提案和变更进行投票。
• 销毁机制：Stacks区块链上的部分交易费用被销毁，随着时间的推移减少STX的总体供应量。

4、网络和用户状态

与 Ether Tier 2 相比，无论是 TVL 还是活动地址数量，堆栈仍然非常小。

Stacks 网络地址数量在 22 年第 4 季度和第 23 季度大幅增长，主要得益于 BNS 域名注册和热门的 BTC 生态系统。

2023年上半年合约部署数量激增，生态发展前景更加乐观。

5、BTC的L2方案发展空间巨大

目前，通过各种程序跨链到以太网络的BTC数量约为165,000 BTC，CoinAn交易所标记的前100个BTC地址中持有的BTC总数为375,000 BTC。 愿意承担中心化托管风险的BTC持有者也相对更容易接受BTC L2，据此，假设乐观情况下BTC L2 TVL可以达到5000万BTC的水平。 乐观情况下，BTC L2 TVL 可以达到 5000 万 BTC。

目前Stacks上的BTC总数仅为2700+，尚未释放BTC的潜在价值，因此BTC L2仍有巨大的发展空间。 如果BTC L2 TVL能够达到50万BTC，那么按照当前BTC价格计算，将释放135亿美元的价值，是当前以太坊L2 TVL的3.7倍。 Stacks作为比特币L2生态中最繁荣的L2项目，很可能是最大的受益者。

ETH TVL / ETH L2 TVL（主要是Arbitrum、Optimism）在11.38左右。

BTC TVL (BTC FDV) / BTC L2 TVL（包括 Stacks、Rootstock）约为 17,074。

ETH FDV / ETH L2 FDV（主要是Arbitrum、Optimism）在11.72左右。

BTC FDV / BTC L2 FDV（包括Stacks、Rootstock）约为441.32。

从TVL和FDV的简单对比来看，相对于以太坊Layer 2项目，由于比特币Layer 2生态尚未发展起来，存在估值过高的情况，主要是市场对比特币Layer 2赛道的预期相对较高。 高的。

以太坊第 2 层项目 Arbitrum 和 Optimism 当前的 TVL/FDV 值作为价值堆栈的参考值。

TVL 预测分为乐观、中性和悲观情景。 乐观情况下，TVL可以达到500,000 BTC，这是以太坊跨链锚定的BTC数量与中心化交易所Binance标记的地址BTC数量之和； 中性情况下，达到BTC锚定的以太币数量； 在悲观的情况下，它会达到 20,000 BTC。

6、团队成员及近期动态

早期，Stacks 背后的主要公司是 Blockstack PBC，现已更名为 Hiro Systems PBC（简称 Hiro）。Muneeb Ali 是 Hiro 的创始人，项目团队主要成员均拥有多年的研究和开发经验。 具有分布式系统领域的开发经验，其中包括6名分布式系统领域的博士，2名获得美国总统职业奖的科学家。 Stacks生态系统的核心成员是
Stacks生态系统核心成员

Muneeb Ali，Stacks 联合创始人兼 Hiro 首席执行官，拥有普林斯顿大学计算机科学博士学位，专注于为分布式应用程序构建全栈解决方案。 他曾在 TEDx 和其他论坛上发表演讲，传播有关加密数字货币和区块链的信息，并撰写了大量有关相关主题的学术出版物和白皮书。 目前活跃在 Twitter 上的状态，大部分有关产品更新和开发计划的更新也来自 Muneeb。

Jude Nelson 是 Stacks 的首席技术官 (CTO)，也是 Hiro 的前工程合伙人，在普林斯顿大学获得了计算机科学博士学位，并且是 PlanetLab 的核心成员，该实验室因实现行星运行而获得了 ACM Test of Time 奖。 规模实验和部署。 他的研究涵盖光学和存储系统以及 CDN。 vim 使用了十多年了。 stacks github 的主要贡献者之一，去年提交了 1,273 份贡献。

Aaron Blankstein 是 Stacks 的首席安全官 (CSO)，在获得博士学位后于 2017 年加入了 Blockstack 工程团队。 他在普林斯顿大学和麻省理工学院学习计算机科学。 他的研究涵盖广泛的主题，重点是 Web 应用程序性能、缓存算法、编译器和应用程序密码学。 他对 CONIKS 的研究荣获 2017 年 Caspar Bowden 隐私增强技术奖。emacs 已经使用了 10 多年。 在过去的一年里，Araron 提交了 581 篇贡献。

7、发展及生态项目现状

Stacks 最初是由比特币构建者启动的一个开源项目，其背后的开发人员拥有构建基于比特币网络的应用程序和协议的丰富经验。 Stacks拥有30多个独立实体和开发者，是目前BTC L2项目中生态最丰富的。 截至2023年3月，官网共列出项目88个，其中重点项目8个。

Stacks官网列出的重点项目，具体项目信息可参见官网 。根据 Stacks 创始人 muneeb 在 2023 年 2 月分享的最新推文，重点关注了以下项目：

• Stacks L2 上的 NFT：例如 Gamma.io 和 Satoshibles
• Stacks 上的钱包应用程序：Xverse 和 Hiro Wallet
• Stacks L2 上的 DeFi：ALEX 和 Arkadiko 协议

由于钱包和 NFT 市场不发行代币，因此这里的重点是两个 DeFi 协议：ALEX 和 Arkadiko 协议。

原文链接：Introduction of Stacks

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