• 但正如之前的 SegWit 和 Taproot 升級(jí)所示，開發(fā)者仍然愿意優(yōu)化比特幣的編程語言和網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。

• 比特幣的編程語言——Bitcoin Script，無法使交易攜帶全局狀態(tài)，并且具有自省能力，這限制了其表達(dá)能力。

• 目前有兩個(gè)主要提案，OP_CAT（BIP 347） 和 OP_CTV（BIP 119），它們旨在增強(qiáng)比特幣交易的可編程性，使交易輸出具備更多的支出條件。這些提案可能會(huì)極大增強(qiáng) Bitcoin Script 的功能，使其更加靈活。

• OP_CAT 和 OP_CTV 最有潛力的應(yīng)用場(chǎng)景包括：在比特幣第一層（L1）和第二層（L2）之間建立無需信任的跨鏈橋改進(jìn)高級(jí)自托管保險(xiǎn)庫解決方案以及閃電網(wǎng)絡(luò)的改進(jìn)。

• 軟分叉升級(jí)的治理過程涉及多個(gè)比特幣利益相關(guān)方。在協(xié)議構(gòu)思和技術(shù)審查的早期階段，媒體影響者和核心開發(fā)者擁有最大的影響力。

• Galaxy Research 預(yù)測(cè)，比特幣核心開發(fā)者將在 2025 年就 OP_CAT 或 OP_CTV 達(dá)成共識(shí)，但由于激活過程較為復(fù)雜，實(shí)際實(shí)施可能需要 1-2 年。

1、引言

比特幣協(xié)議的變更需要多個(gè)利益相關(guān)方的討論與協(xié)作，包括但不限于協(xié)議開發(fā)者、全節(jié)點(diǎn)、終端用戶和礦工。實(shí)現(xiàn)協(xié)議升級(jí)的共識(shí)過程復(fù)雜且充滿爭(zhēng)議。例如，2015-2017 年的“區(qū)塊大小之爭(zhēng)” 讓比特幣社區(qū)分 裂，一方希望調(diào)整區(qū)塊大小，另一方則反對(duì)。多年的爭(zhēng)論最終導(dǎo)致了區(qū)塊鏈的永久性分叉，并誕生了一個(gè)新的加密貨幣——比特幣現(xiàn)金（Bitcoin Cash），它是比特幣的一個(gè)分叉版本。

鑒于達(dá)成協(xié)議變更共識(shí)的難度，比特幣的重大升級(jí)較為罕見。比特幣協(xié)議開發(fā)者拒絕有爭(zhēng)議的升級(jí)，并且時(shí)間實(shí)施那些得到更廣泛比特幣社區(qū)支持的升級(jí)需要花費(fèi)數(shù)年，這已有很長(zhǎng)的歷史。這凸顯了開發(fā)者對(duì)比特幣開發(fā)采取保守態(tài)度的承諾，以促進(jìn)可預(yù)測(cè)性、網(wǎng)絡(luò)保真度和向后兼容性。

盡管比特幣的共識(shí)變更較為罕見，但比特幣開發(fā)者已表現(xiàn)出對(duì)比特幣腳本和網(wǎng)絡(luò)參數(shù)優(yōu)化的開放態(tài)度。區(qū)塊大小之爭(zhēng)中誕生的隔離見證（SegWit）升級(jí)實(shí)際上增加了區(qū)塊大小限制，允許區(qū)塊中包含更多交易。SegWit還通過將交易數(shù)據(jù)的計(jì)量單位從字節(jié)（bytes）改為虛擬字節(jié)（vbytes），優(yōu)化了交易數(shù)據(jù)的格式。這一轉(zhuǎn)變，加上將簽名數(shù)據(jù)移至見證字段，使得一個(gè)比特幣區(qū)塊可以包含多達(dá)4m權(quán)重單位的交易數(shù)據(jù)（約4MB）。比特幣的最后一個(gè)軟分叉是2021年的Taproot升級(jí)，它引入了一種名為Tapscript的更新版腳本語言。這個(gè)新版本的比特幣腳本包含了新的簽名方案（Schnorr簽名），改進(jìn)了密鑰聚合，將多個(gè)公鑰和簽名合并為一個(gè)簽名密鑰。Schnorr簽名的密鑰聚合減少了需要多個(gè)簽名的交易數(shù)據(jù)量，同時(shí)提高了閃電網(wǎng)絡(luò)（比特幣最大的P2P支付層，建立在比特幣基礎(chǔ)層之上）上交易的隱私性。對(duì)SegWit和Taproot的簡(jiǎn)要概述表明，盡管比特幣開發(fā)者對(duì)比特幣的共識(shí)變更持謹(jǐn)慎態(tài)度，但這并不意味著比特幣的技術(shù)特性不會(huì)發(fā)生變化。

在SegWit和Taproot之后，比特幣開發(fā)者現(xiàn)在正在探索提高比特幣的交易可編程性，以在交易中添加額外的智能合約邏輯。比特幣智能合約涉及支出條件的使用，即限制和控制未花費(fèi)交易輸出（UTXO）未來如何被花費(fèi)的能力，更復(fù)雜和嚴(yán)格的支出約束被稱為“covenants”（“限制條款”或“契約”）。本文將首先回顧比特幣腳本及其如何與比特幣的UTXO會(huì)計(jì)模型配合使用。隨后，我們將分析兩個(gè)待定的操作碼OP_CTV和OP_CAT，以強(qiáng)調(diào)這些操作碼如何有可能改進(jìn)比特幣腳本，使其包含強(qiáng)大的功能，從而實(shí)現(xiàn)高效的交易可編程性。最后，本文強(qiáng)調(diào)了交易可編程性對(duì)比特幣基礎(chǔ)設(shè)施（如橋接和托管）的重要性，并展望了OP_CAT和OP_CTV達(dá)成共識(shí)的可能性，以及將這些操作碼實(shí)施到下一個(gè)軟分叉升級(jí)中的路徑。

2、比特幣腳本與UTXO模型

比特幣使用一種原生腳本語言來構(gòu)建交易，稱為“比特幣腳本”。腳本由一組指令組成，定義了交易的接收者如何花費(fèi)正在發(fā)送的比特幣，也稱為“支出條件”。比特幣腳本由186個(gè)操作碼組成，這些操作碼作為命令函數(shù)運(yùn)行。這些操作碼用于創(chuàng)建關(guān)于比特幣資產(chǎn)如何在網(wǎng)絡(luò)上花費(fèi)和轉(zhuǎn)移的官方規(guī)則。例如，Pay-to-PubKey Hash交易包含4個(gè)操作碼，這些操作碼對(duì)比特幣交易強(qiáng)制執(zhí)行支出條件，其中比特幣被花費(fèi)到一個(gè)哈希公鑰，并且只能使用與花費(fèi)者相關(guān)的正確公鑰和私鑰進(jìn)行花費(fèi)。

比特幣腳本專為比特幣的未花費(fèi)交易輸出（UTXO模型）設(shè)計(jì)，該模型使用輸入和輸出。每個(gè)比特幣交易至少包括1個(gè)輸入和1個(gè)輸出，盡管大多數(shù)簡(jiǎn)單交易至少包括1個(gè)輸入和2個(gè)輸出（輸入端的一部分BTC用于資助交易，一部分發(fā)送給接收者，剩余部分在輸出端返回給花費(fèi)者）。UTXO是尚未花費(fèi)的比特幣部分，可以在未來的交易中發(fā)送。一旦UTXO被用作交易的輸入，它們就不再是輸出。因此，當(dāng)用戶花費(fèi)比特幣時(shí)，UTXO會(huì)不斷被創(chuàng)建和銷毀。以下是一個(gè)簡(jiǎn)化的UTXO模型示例：

*如果Alice的錢包中有一個(gè)價(jià)值1 BTC的UTXO，并且她向Bob發(fā)送了0.5 BTC，Alice的輸入將是1 BTC。*她的輸出將是0.49 BTC（返回給Alice）和0.5 BTC（發(fā)送給Bob）。0.01 BTC的差額代表支付給交易費(fèi)用的BTC（此交易費(fèi)用將根據(jù)網(wǎng)絡(luò)擁堵情況而變化）。*在此交易結(jié)束時(shí)，Alice將有一個(gè)新的UTXO集，代表她剩余的0.49 BTC。在第1步中，Alice使用她價(jià)值1 BTC的UTXO作為交易的第一個(gè)輸入，銷毀了UTXO。在第2步中，Alice創(chuàng)建了兩個(gè)新的UTXO，價(jià)值0.5 BTC和0.49 BTC，一個(gè)作為她的找零返回給她，另一個(gè)支付給Bob。在第3步中，Alice現(xiàn)在有一個(gè)新的UTXO，價(jià)值0.49 BTC。需要注意的是，如果Alice需要支付Bob 0.5 BTC，Alice也可以在第1步中使用多個(gè)UTXO，總和為0.5 BTC；如果輸入U(xiǎn)TXO均沒有完全之出給接收者，Alice現(xiàn)在可能會(huì)收到2個(gè)新的UTXO，而不是1個(gè)。UTXO模型是比特幣網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)關(guān)鍵特性，在交易處理和驗(yàn)證中起著至關(guān)重要的作用。

上面的UTXO示例完全使用比特幣腳本構(gòu)建。每個(gè)UTXO都包含一個(gè)鎖定腳本，其中包括UTXO被花費(fèi)的一組條件。當(dāng)用戶通過提供與相應(yīng)公鑰關(guān)聯(lián)的正確私鑰簽名來證明輸入（被花費(fèi)的UTXO）的所有權(quán)時(shí)，UTXO的鎖定腳本將被解鎖。此信息稱為“腳本簽名”，當(dāng)輸入中包含正確的腳本簽名時(shí)，支出條件得到滿足，比特幣可以被花費(fèi)?；氐紸lice和Bob的UTXO示例，在第1步中，Alice必須在其輸入中提供她的私鑰簽名以花費(fèi)她的UTXO。隨后，Bob在花費(fèi)他新收到的0.5 BTC之前必須提供相同的信息。

比特幣的腳本語言可以包含更復(fù)雜的支出條件，例如需要多個(gè)簽名或在特定區(qū)塊高度解鎖比特幣。然而，比特幣腳本并非通用的，缺乏像以太坊原生編程語言Solidity那樣的表達(dá)能力。因此，使用比特幣腳本為橋接和托管解決方案編程智能合約邏輯極具挑戰(zhàn)性。

3、截至2025年比特幣腳本面臨的障礙

盡管比特幣腳本在過去16年中證明了其對(duì)用戶的實(shí)用性和對(duì)雙花攻擊的抵御能力，但該腳本語言缺乏通用功能，如表達(dá)性和存儲(chǔ)全局狀態(tài)的能力。比特幣腳本不具備表現(xiàn)力，因?yàn)樗且环N基于堆棧的編程語言，無法對(duì)大數(shù)進(jìn)行乘法和算術(shù)運(yùn)算。比特幣腳本只能對(duì)32位大小的值進(jìn)行非平凡（non-trivial）計(jì)算。因此，比特幣腳本將大于32位的堆棧元素彼此隔離。這種32位的限制隔離了使用加密函數(shù)、乘法和除法的計(jì)算密集型命令，這些命令需要比當(dāng)前操作碼集更大的腳本大小。雖然可以使用多個(gè)操作碼模擬算術(shù)和乘法，但這需要許多堆棧元素，而比特幣腳本的堆棧大小限制為1000個(gè)元素。因此，在交易輸出上創(chuàng)建超出當(dāng)前操作的復(fù)雜支出條件具有挑戰(zhàn)性。

比特幣腳本的最大限制是該語言無法讀取/寫入和存儲(chǔ)交易數(shù)據(jù)，因?yàn)樗荒茏x取花費(fèi)者提供的輸入。如果編程語言無法存儲(chǔ)全局狀態(tài)，腳本就無法獨(dú)立驗(yàn)證應(yīng)用程序或橋上的賬戶余額。比特幣腳本邏輯無法訪問全局狀態(tài)，因?yàn)槿魏螤顟B(tài)數(shù)據(jù)都必須適合單個(gè)交易。因此，幾乎不可能開發(fā)通用功能或在L2網(wǎng)絡(luò)和比特幣基礎(chǔ)層之間構(gòu)建無信任橋接。

自2020年以來，克服比特幣腳本限制的舉措一直在進(jìn)行中。多年來，開發(fā)者之間似乎已經(jīng)達(dá)成共識(shí)，即提高比特幣腳本表達(dá)性的唯一途徑是執(zhí)行軟分叉升級(jí)，實(shí)施新的操作碼以實(shí)現(xiàn)covenants。雖然比特幣社區(qū)的一部分人認(rèn)為這些升級(jí)對(duì)比特幣網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成風(fēng)險(xiǎn)，但另一部分人認(rèn)為比特幣需要更多的可編程性功能來擴(kuò)展比特幣的用例。盡管在哪個(gè)操作碼最適合提高比特幣交易可編程性方面尚未取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，但covenants的倡導(dǎo)者現(xiàn)在大多同意OP_CTV和OP_CAT是增強(qiáng)比特幣交易可編程性的主要比特幣改進(jìn)提案（BIPs）。我們了解到，在比特幣上實(shí)施covenants的解決方案不止兩種，但本文僅描述OP_CTV和OP_CAT這兩個(gè)最突出的提案。

4、BIP 119（OP_CTV）

比特幣改進(jìn)提案119（BIP 119），也稱為CHECK-TEMPLATE-VERIFY（CTV），是由比特幣核心開發(fā)者Jeremy Rubin于2020年1月提出的提案。該提案引入了一個(gè)新的操作碼OP_CTV，該操作碼可以在比特幣交易的輸出上實(shí)施一般支出條件，即covenants。下面來做一個(gè)簡(jiǎn)單的背景介紹。“CHECK_TEMPLATE_VERIFY”中的模板部分指的是編寫比特幣腳本時(shí)必須遵循的交易格式。CHECK-TEMPLATE-VERIFY是一種新功能，它使交易輸出的鎖定腳本能夠承諾存儲(chǔ)在鎖定腳本中的支出條件作為哈希，也稱為承諾哈希。因此，只有在滿足承諾哈希中詳細(xì)說明的條件時(shí)，交易輸出才能被解鎖。一旦在鏈上廣播，與交易相關(guān)的承諾哈希是不可變的。OP_CTV的好處是交易發(fā)送者可以對(duì)接收者施加支出條件，這是對(duì)比特幣腳本當(dāng)前規(guī)則的重大改變，當(dāng)前規(guī)則只能構(gòu)造發(fā)送者的支出條件。

Covenants契約主要有兩種類型。一般契約可以復(fù)制并應(yīng)用于多個(gè)UTXO。Covenants在UTXO被花費(fèi)后不會(huì)過期。另一方面，預(yù)計(jì)算契約也可以復(fù)制，但只能在有限的、預(yù)定義的次數(shù)內(nèi)使用。預(yù)計(jì)算契約的邏輯必須由發(fā)送者提前指定，并且與一般契約的不同之處在于支出條件不能無限復(fù)制。一般契約，也稱為遞歸契約，可能會(huì)對(duì)UTXO的可替代性構(gòu)成風(fēng)險(xiǎn)，這就是為什么BIP 119的倡導(dǎo)者通常只關(guān)注使用預(yù)計(jì)算契約的OP_CTV用例，以及為什么BIP 119不支持一般契約。例如，如果啟用一般契約，托管人或比特幣交易所可能能夠處理帶有永久性支出條件的提款，這些比特幣可能永遠(yuǎn)擺脫不了受到政府或其他權(quán)威機(jī)構(gòu)審查的可能性。

5、使用BIP 119部署Covenants

以金庫方案為例，以下關(guān)于OP_CTV功能如何實(shí)現(xiàn)covenants：

Alice希望在未來10年內(nèi)將她價(jià)值1 BTC的UTXO中的0.8 BTC花費(fèi)給Bob和Charlie（每人0.4 BTC）。Alice還希望將她的找零約0.2 BTC發(fā)送到一個(gè)新的金庫，該金庫將BTC再鎖定10年。

步驟1：Alice將她價(jià)值1 BTC的UTXO花費(fèi)給Bob和Charlie，并在鎖定腳本中詳細(xì)說明Bob和Charlie可以在525k個(gè)區(qū)塊后花費(fèi)BTC，也就是大約10年后。Alice還包含了詳細(xì)說明她的找零輸出約0.2 BTC將發(fā)送到她擁有的金庫地址的指令，該地址將鎖定她的UTXO 525k個(gè)區(qū)塊，即大約10年后。

步驟2：Bob和Charlie在525k個(gè)區(qū)塊后花費(fèi)他們各自價(jià)值0.4 BTC的UTXO。Alice設(shè)置的鎖定腳本將根據(jù)當(dāng)前區(qū)塊高度檢查承諾哈希，如果滿足條件，Bob和Charlie可以花費(fèi)他們的新UTXO。

在步驟2中，Bob和Charlie花費(fèi)他們的UTXO后，比特幣腳本的一部分，也稱為“鎖定腳本”，將檢查支出條件的履行情況，確保在釋放BTC之前滿足所有條件。此操作通常稱為使用正確的腳本簽名“解鎖”比特幣輸出。如果條件未滿足，鎖定腳本將不會(huì)啟動(dòng)BTC的轉(zhuǎn)移。

步驟3：在Charlie和Bob滿足鎖定腳本中的承諾哈希后，返回給Alice作為找零的UTXO（約0.2 BTC）被用作具有指定金庫腳本公鑰的地址的輸入。金庫腳本公鑰包括一個(gè)哈希，允許Alice在525k個(gè)區(qū)塊后解鎖金庫以花費(fèi)她價(jià)值約0.2 BTC的UTXO。使用金庫方案的好處是，Alice可以在哈希中添加詳細(xì)的安全措施，例如秘密恢復(fù)地址，以防有人竊取她的私鑰并嘗試在525k個(gè)區(qū)塊時(shí)間鎖之前解鎖UTXO。

如果沒有covenants，在前面的示例中，Alice需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)預(yù)簽名交易，以對(duì)她花費(fèi)給Bob和Charlie的BTC強(qiáng)制執(zhí)行未來的支出條件。預(yù)簽名交易可以是單個(gè)或多個(gè)交易，由發(fā)送者的私鑰提前簽名，但實(shí)際上并未廣播到網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行確認(rèn)和執(zhí)行。預(yù)簽名交易不可擴(kuò)展，因?yàn)樗鼈円笥脩舸鎯?chǔ)多個(gè)交易的數(shù)據(jù)，直到它們?cè)阪溕蠄?zhí)行。此外，預(yù)簽名交易要求在資金可以花費(fèi)時(shí)所有簽名方之間的互動(dòng)性。然而，通過OP_CTV使用承諾哈希實(shí)現(xiàn)covenants，減輕了用戶存儲(chǔ)預(yù)簽名交易數(shù)據(jù)并依賴與交易相關(guān)的所有方之間的互動(dòng)性的需求。

廣義上講，此功能可用于創(chuàng)建一系列復(fù)雜、高度安全和彈性的托管和安全設(shè)計(jì)，有助于改進(jìn)自托管或托管設(shè)置，創(chuàng)建創(chuàng)新的新法定人數(shù)（quorum）或業(yè)務(wù)賬戶設(shè)置，或創(chuàng)建更自主的執(zhí)行方案，具有更高的透明度和可靠性。

6、BIP 347（OP_CAT）

BIP 347是另一個(gè)比特幣改進(jìn)提案，由Ethan Heilman和Armin Sabouri于2023年10月編寫，該提案也可以在比特幣交易的輸出上實(shí)現(xiàn)預(yù)計(jì)算的支出條件。該提案建議將OP_CAT操作碼添加到比特幣的腳本語言中，該功能允許比特幣開發(fā)者在堆棧中將兩個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)“連接”在一起，并將這些值放在堆棧的頂部。我們來看簡(jiǎn)單的背景介紹。“連接”（concatenating）是將兩個(gè)或多個(gè)代碼字符串組合成一個(gè)更大的字節(jié)或數(shù)據(jù)字符串的過程。比特幣腳本是一種基于堆棧的編程語言，按順序計(jì)算每個(gè)代碼字符串。對(duì)于由5行代碼組成的堆棧，比特幣腳本將首先計(jì)算第1行，最后計(jì)算第5行。不幸的是，比特幣的腳本語言不包含允許開發(fā)者在整個(gè)堆棧中合并多個(gè)代碼字符串的操作碼。目前，比特幣腳本缺乏算術(shù)和乘法 功能，抑制了壓縮比特幣腳本的能力，這限制了大型腳本（大于32位）和小型腳本（小于32位）在單個(gè)堆棧中的交互。如果沒有通過“連接”壓縮腳本并允許大型腳本與小型腳本通信的能力，交易輸出上的復(fù)雜支出條件是不可行的。

至關(guān)重要的是，堆棧頂部的比特幣腳本的連接元素可以模擬算術(shù)和乘法 功能，從而實(shí)現(xiàn)復(fù)雜腳本，而無需編寫更容易出錯(cuò)的長(zhǎng)數(shù)據(jù)密集型腳本。此外，OP_CAT的連接功能允許開發(fā)者使用Merkle樹和Tapscript中的其他哈希數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)生成支出條件，Tapscript是用于啟用新交易類型的原生腳本語言，作為2021年11月激活的Taproot升級(jí)的一部分。

值得注意的是，中本聰禁用了OP_CAT以及其他使比特幣腳本能夠在腳本內(nèi)直接執(zhí)行復(fù)雜數(shù)學(xué)操作的操作碼。中本聰本人刪除了OP_CAT，因?yàn)樵摬僮鞔a在當(dāng)時(shí)比特幣腳本限制為2000字節(jié)時(shí)，結(jié)合OP_DUP可以構(gòu)建數(shù)據(jù)密集型腳本。這種規(guī)模的腳本可能會(huì)增加比特幣節(jié)點(diǎn)的計(jì)算資源負(fù)擔(dān)并使其過載。然而，Taproot升級(jí)在2021年引入了Taproot腳本的大小限制（520字節(jié)），因此OP_CAT不再為節(jié)點(diǎn)操作者引入過多的計(jì)算開銷。

7、使用BIP 347（OP_CAT）部署Covenants

2021年的Taproot升級(jí)將Schnorr簽名引入比特幣腳本語言。Schnorr簽名支持公鑰和私鑰聚合，使得多方可以通過單一簽名共同簽署一筆交易。將Schnorr簽名中包含的驗(yàn)證操作碼與OP_CAT結(jié)合，可以創(chuàng)建一種非遞歸契約，生成交易哈希。通過OP_CAT，用戶可以約束交易的某些部分，例如發(fā)送地址或發(fā)送金額，作為解鎖腳本的要求，交易哈希則作為解鎖的關(guān)鍵。

以金庫方案為例，以下是OP_CAT功能如何實(shí)現(xiàn)Covenants的總體概述。本示例的技術(shù)細(xì)節(jié)超出了本文范圍。

Alice希望創(chuàng)建一個(gè)在100個(gè)區(qū)塊后解鎖其UTXO的金庫：

*步驟1：Alice將其UTXO花費(fèi)到一個(gè)金庫地址，并在見證字段中包含金庫解鎖腳本的支出條件細(xì)節(jié)，包括區(qū)塊高度。

*步驟2：在Alice的交易過程中，OP_CAT將見證字段中的金庫解鎖指令連接起來，并對(duì)它們進(jìn)行兩次哈希運(yùn)算以獲取sighash/txhash。

*步驟3：在100個(gè)區(qū)塊確認(rèn)后，Alice通過廣播金庫UTXO的支出交易來啟動(dòng)花費(fèi)其金庫比特幣的過程。為了驗(yàn)證Alice是否滿足所有支出條件，她的錢包在后臺(tái)執(zhí)行CheckSig操作碼。此操作執(zhí)行兩個(gè)關(guān)鍵驗(yàn)證：驗(yàn)證初始設(shè)置交易（步驟1）中的交易哈希，并將其與當(dāng)前支出交易（步驟3）進(jìn)行比較。CheckSig函數(shù)重建設(shè)置交易的組件，并驗(yàn)證當(dāng)前交易的公鑰簽名，以確保所有金庫支出條件均已滿足。

*步驟4：在Alice交易的公鑰通過CheckSig驗(yàn)證后（CheckSig重建了存儲(chǔ)在見證字段中的支出條件），Alice可以自由花費(fèi)她的UTXO。

上述示例展示了OP_CAT本身無法在交易上實(shí)施支出條件，而是OP_CAT與比特幣腳本中的其他操作碼結(jié)合可以簡(jiǎn)化腳本編寫，從而實(shí)現(xiàn)covenants。OP_CAT的唯一功能是將堆棧頂部的兩個(gè)元素連接起來。

盡管OP_CAT可以與CheckSig一起用于創(chuàng)建covenants，但僅添加OP_CAT并不會(huì)為比特幣腳本帶來類似Solidity的功能。這一限制同樣適用于僅添加OP_CTV。即使使用OP_CAT，比特幣交易也只能進(jìn)行最小程度的內(nèi)省（introspection），這意味著交易無法完全訪問先前交易的元素或狀態(tài)。因此，OP_CAT只能支持Taproot交易輸出的細(xì)粒度covenants。OP_CAT無法修復(fù)Taproot輸出的葉子節(jié)點(diǎn)或驗(yàn)證使用的內(nèi)部密鑰。Taproot葉子節(jié)點(diǎn)是提交到Taproot輸出的單個(gè)支出條件或腳本。可以將它們視為花費(fèi)比特幣的不同“路徑”或方式——每個(gè)葉子節(jié)點(diǎn)代表一種可能的花費(fèi)方式。比特幣Taproot交易中的內(nèi)部密鑰是用于最有效支出路徑的主要公鑰。當(dāng)使用內(nèi)部密鑰花費(fèi)UTXO時(shí)，你只需在鏈上提供簽名，無需揭示任何腳本或Merkle路徑。

需要注意的是，這些限制可以通過其他操作碼提案（如OP_TWEAK_VERIFY和OP_INTERNALKEY）解決?？傮w而言，OP_CAT可以被視為生成交易輸出上復(fù)雜支出條件的主要構(gòu)建塊，然而，包括CheckSig在內(nèi)的其他構(gòu)建塊對(duì)于推進(jìn)比特幣交易可編程性的發(fā)展至關(guān)重要。

8、Covenants可帶給比特幣的關(guān)鍵特性

（1）無信任橋接與單邊退出

Starkware（以太坊上Starknet zk-rollup的創(chuàng)建者）發(fā)布了一份報(bào)告，強(qiáng)調(diào)了OP_CAT如何支持創(chuàng)建STARK驗(yàn)證器和Merkle驗(yàn)證器，以實(shí)現(xiàn)無信任的比特幣橋接。無信任橋接通過遞歸契約系統(tǒng)構(gòu)建，該系統(tǒng)通過記錄在Merkle樹中的交易鏈來維護(hù)橋接狀態(tài)。該機(jī)制的核心是存儲(chǔ)在不可花費(fèi)的OP_RETURN輸出中的橋接持久狀態(tài)，其中包含代表賬戶余額的Merkle樹的根哈希。OP_CAT covenant要求每筆新的存款或取款交易都包含反映當(dāng)前橋接狀態(tài)的有效狀態(tài)轉(zhuǎn)換。用戶通過專門的存款和取款covenants與橋接交互，這些covenants使用Merkle樹將多筆交易聚合為批次以進(jìn)行高效驗(yàn)證。然后，該Merkle樹的根合并到主橋接契約中，該契約驗(yàn)證并處理每筆存款或取款。在取款期間，契約通過確保取款地址與葉子交易中第一個(gè)輸入的地址匹配來驗(yàn)證所有權(quán)。該設(shè)計(jì)利用Merkle證明在比特幣腳本中進(jìn)行高效的狀態(tài)更新，創(chuàng)建了一個(gè)無信任系統(tǒng)，其中橋接的狀態(tài)和規(guī)則完全通過由OP_CAT創(chuàng)建的鏈上契約邏輯強(qiáng)制執(zhí)行，而不需要第三方信任。至關(guān)重要的是，對(duì)于驗(yàn)證端系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換的無信任比特幣橋接，比特幣腳本需要驗(yàn)證證明。OP_CAT通過將哈希數(shù)據(jù)連接在一起，在比特幣腳本中構(gòu)建STARK驗(yàn)證器的能力，使得UTXO鎖定腳本能夠驗(yàn)證端系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換的zk-proof（零知識(shí)證明）。

Taproot Wizard團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新了一種新的無信任橋接框架，將OP_CAT與BitVM結(jié)合。BitVM通過允許在比特幣上分割和執(zhí)行任意計(jì)算，實(shí)現(xiàn)了圖靈完備的表達(dá)能力。BitVM將利用比特幣腳本的任意計(jì)算的運(yùn)行時(shí)分割到比特幣上的多個(gè)交易中。如果沒有covenants，鎖定比特幣的BitVM橋接需要預(yù)簽名交易來設(shè)置橋接。OP_CAT從先前交易中攜帶數(shù)據(jù)的能力使得BitVM橋接能夠在沒有預(yù)簽名交易的情況下鎖定和解鎖比特幣。OP_CAT可以通過一種稱為“CAT on the stack”的技巧從先前交易中攜帶數(shù)據(jù)。該技巧涉及在堆棧上連接哈希數(shù)據(jù)以構(gòu)建Merkle樹根，OP_CAT可以驗(yàn)證該根。因此，CatVM橋接確保來自先前交易、存款和取款的特定交易數(shù)據(jù)必須包含在下一筆交易中，以保證在成功取款后Merkle根被延續(xù)。CAT on the stack技巧還確保在一個(gè)用戶取款后，剩余的橋接比特幣可以由任何符合條件的用戶取款。

（2）高級(jí)金庫托管

比特幣金庫是一種新的托管解決方案，包含諸如恢復(fù)路徑等安全功能，允許用戶在私鑰泄露的情況下將其比特幣提取到一個(gè)秘密地址。BIP 345，正式名稱為OP_VAULT，是一項(xiàng)待定的比特幣改進(jìn)提案，利用OP_CTV來增強(qiáng)比特幣托管的安全參數(shù)。需要注意的是，OP_CAT也可以用于創(chuàng)建比特幣金庫的支出條件，而無需預(yù)簽名交易。比特幣核心開發(fā)者James O’Beirne于2023年1月提出了OP_VAULT，以縮小OP_CTV的用例范圍。OP_VAULT依賴OP_CTV為金庫比特幣創(chuàng)建支出條件，而無需存款人預(yù)先簽署多筆交易。Covenants允許金庫具有時(shí)間延遲，當(dāng)任何人在原始時(shí)間鎖之前嘗試花費(fèi)金庫比特幣時(shí)，時(shí)間延遲將被觸發(fā)，通常這是試圖竊取資金的攻擊者。

（3）Non-Equivocation合約

Non-Equivocation合約于2015年被引入比特幣網(wǎng)絡(luò)，是比特幣交易輸出，如果簽名者雙花，則會(huì)泄露簽名密鑰。在實(shí)踐中，用戶鎖定原生比特幣，作為可罰沒的保證金。該保證金允許用戶在基礎(chǔ)層上執(zhí)行0確認(rèn)交易，這些交易稍后在區(qū)塊中被挖出。0確認(rèn)交易是由比特幣共識(shí)規(guī)則驗(yàn)證和保護(hù)的即時(shí)比特幣交易。如果0確認(rèn)交易的發(fā)送者在交易被挖出之前花費(fèi)了輸入，則對(duì)手方可以從泄露的簽名密鑰中罰沒其比特幣保證金。

（4）閃電網(wǎng)絡(luò)的改進(jìn)

OP_CAT可以啟用通道工廠（Channel Factories），允許用戶在不首先在比特幣基礎(chǔ)層上廣播通道開放交易的情況下打開閃電通道。例如，如果Alice希望創(chuàng)建2個(gè)閃電通道（一個(gè)與Bob，另一個(gè)與Charlie），Alice將廣播與Bob和Charlie的通道開放交易（2筆交易）。通道開放交易要求雙方將比特幣存入2/2的多重簽名地址。通過通道工廠，Bob和Charlie可以在不廣播新的通道開放交易的情況下彼此打開單獨(dú)的通道。因此，原始通道開放交易中的所有參與者可以彼此創(chuàng)建獨(dú)立的通道。

OP_CTV可以創(chuàng)建共享UTXO，其中一個(gè)UTXO代表多個(gè)用戶。使用CTV的共享UTXO可以使多個(gè)用戶通過一筆鏈上交易打開多個(gè)閃電通道。通常，每個(gè)閃電通道需要一筆鏈上交易。因此，如果許多用戶打開閃電通道，這可能會(huì)使內(nèi)存池充滿待處理的交易并增加交易費(fèi)用。雖然目前這不是問題，但通道開放需要擴(kuò)展以支持閃電網(wǎng)絡(luò)吸引數(shù)百萬活躍用戶。

9、OP_CAT和OP_CTV相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)

所有比特幣軟分叉都包含技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，例如新操作碼的錯(cuò)誤或未預(yù)見的用例。盡管前者很少見，但后者在銘文（inscriptions）的創(chuàng)建中暴露出來。銘文涉及在交易的見證字段中輸入任意數(shù)據(jù)，這已被用于在比特幣上創(chuàng)建新代幣和NFT集合。SegWit和Taproot升級(jí)共同使用戶能夠?qū)D像和文本數(shù)據(jù)作為字符串?dāng)?shù)據(jù)輸入到見證字段中。雖然數(shù)字藝術(shù)和可替代代幣的創(chuàng)建并不是激活SegWit或Taproot的重點(diǎn)，但多年后，聰明的開發(fā)者發(fā)現(xiàn)了如何將這些升級(jí)用于其他目的。Galaxy Research在我們的Ordinals報(bào)告中強(qiáng)調(diào)了這一觀點(diǎn)，并指出通過SegWit和Taproot意外創(chuàng)建的銘文可能對(duì)未來比特幣升級(jí)產(chǎn)生負(fù)面影響，因?yàn)樯鐓^(qū)對(duì)這些新用例的驚訝可能會(huì)使其更加猶豫是否支持新的軟分叉。

盡管對(duì)比特幣升級(jí)能力的看跌情緒存在，但OP_CAT和OP_CTV已經(jīng)過大量測(cè)試和研究。對(duì)covenants的最初批評(píng)是，政府可能會(huì)強(qiáng)制應(yīng)用程序強(qiáng)制執(zhí)行僅允許一組批準(zhǔn)地址花費(fèi)比特幣的支出條件。這一批評(píng)是無效的，因?yàn)橹С鰲l件的條件由擁有資金的用戶決定。用戶可以創(chuàng)建限制未來支出到特定地址的交易，但這些限制不能由第三方外部強(qiáng)制執(zhí)行，并且在鎖定資金被花費(fèi)后不能永久延續(xù)。因此，政府無法強(qiáng)制執(zhí)行自托管金庫應(yīng)用程序或bridge如何花費(fèi)資金。盡管托管人和比特幣交易所仍然可以限制用戶如何花費(fèi)資金，但他們無法在沒有執(zhí)行一般契約能力的情況下為取款資金添加永久支出條件，而OP_CTV不允許一般契約。

總體而言，OP_CAT和OP_CTV是簡(jiǎn)單的操作碼，每個(gè)操作碼都能很好地執(zhí)行一項(xiàng)功能。OP_CAT將堆棧頂部的兩個(gè)元素連接起來，而OP_CTV可以在鎖定腳本中對(duì)支出條件進(jìn)行哈希。這些操作碼的一些用例（如無信任橋接的開發(fā)）仍需要進(jìn)一步研究和實(shí)戰(zhàn)測(cè)試，因?yàn)闃蚪訕O易受到bug和黑客攻擊的影響。

10、下一軟分叉升級(jí)的Covenants部署路徑

確定比特幣利益相關(guān)者對(duì)未來協(xié)議升級(jí)的共識(shí)是一個(gè)復(fù)雜的過程，隨著提案的生命周期——也稱為BIP（比特幣改進(jìn)提案）過程——而演變。BCAP關(guān)于比特幣升級(jí)歷史的報(bào)告詳細(xì)描述了這些利益相關(guān)者的角色如下：

*經(jīng)濟(jì)節(jié)點(diǎn)：交易所、托管人、商家、支付提供商

*投資者：巨鯨、MicroStrategy、ETF提供商、Galaxy

*媒體紅人：CoinDesk、比特幣雜志、X名人、播客

*礦商：Bitmain、MicroBT、Riot、Marathon、大型私人礦商

*協(xié)議開發(fā)者：比特幣核心開發(fā)者

*應(yīng)用開發(fā)者：L2項(xiàng)目

在整個(gè)比特幣改進(jìn)提案（BIP）的生命周期中，不同的利益相關(guān)者行使不同程度的影響力，他們的相對(duì)影響在實(shí)施軟分叉的共識(shí)構(gòu)建過程中發(fā)生變化。以下是各利益相關(guān)者影響力等級(jí)的詳細(xì)劃分，按1-10排名。截至2024年3月，OP_CAT和OP_CTV處于協(xié)議構(gòu)思階段。在此階段，媒體人物的影響力最大，因?yàn)樗麄兛梢宰笥夜娨庖姴?chuàng)造敘事。例如，Taproot Wizards是一支由知名比特幣紅人組成的團(tuán)隊(duì)，他們利用其龐大的社交媒體粉絲群向比特幣社區(qū)宣傳OP_CAT的好處。Taproot Wizards團(tuán)隊(duì)一直在制作關(guān)于OP_CAT的教育內(nèi)容和研究，以推動(dòng)比特幣腳本需要新操作碼以增強(qiáng)交易可編程性的敘事。因此，Taproot Wizards為OP_CAT培養(yǎng)了一大批支持者，他們正在推動(dòng)核心開發(fā)者審查OP_CAT BIP草案。

在協(xié)議構(gòu)思階段，比特幣核心開發(fā)者的影響力排名第二，因?yàn)锽IP編輯負(fù)責(zé)審查待定BIP的草案，最重要的是，他們是唯一可以將BIP合并到比特幣核心GitHub存儲(chǔ)庫的實(shí)體。如果沒有比特幣核心開發(fā)者的支持，BIP將不可避免地被擱置并最終被拒絕。比特幣核心開發(fā)者還負(fù)責(zé)維護(hù)比特幣代碼庫并確保其不包含任何錯(cuò)誤。在比特幣核心開發(fā)者之間達(dá)成共識(shí)是一個(gè)困難的過程，因?yàn)楹诵拈_發(fā)者之間的意識(shí)形態(tài)觀點(diǎn)可能不同，并且每個(gè)核心開發(fā)者在決策過程中的影響力也因其貢獻(xiàn)和背景而異。

OP_CAT和OP_CTV BIP正處于媒體紅人、用戶和應(yīng)用開發(fā)者利用其影響力說服比特幣核心開發(fā)者這些共識(shí)變更將提高比特幣交易可編程性的階段。共識(shí)之旅的下一階段將需要技術(shù)名人、應(yīng)用開發(fā)者和核心開發(fā)者進(jìn)行具體研究，詳細(xì)說明OP_CAT和OP_CTV的所有潛在風(fēng)險(xiǎn)。如果沒有具體的研究和與核心開發(fā)者的公開對(duì)話，將不會(huì)有更廣泛的核心開發(fā)者社區(qū)對(duì)OP_CAT和OP_CTV形成集體觀點(diǎn)。

一旦在核心開發(fā)者之間達(dá)成共識(shí)，OP_CAT和OP_CTV將需要指定一名主要維護(hù)者，以促進(jìn)將BIP實(shí)施到比特幣核心存儲(chǔ)庫的最后步驟。在OP_CAT和OP_CTV的BIP合并到比特幣核心存儲(chǔ)庫后，必須決定激活方法。一旦選擇了激活方法，信號(hào)期就開始了，礦商、投資者和經(jīng)濟(jì)節(jié)點(diǎn)的影響力最大。截至2024年3月，礦商、Microstrategy等大型投資者以及Coinbase等經(jīng)濟(jì)節(jié)點(diǎn)對(duì)OP_CAT和OP_CTV還沒有發(fā)表公開看法。在BIP實(shí)施之前，這些利益相關(guān)者需要進(jìn)一步了解OP_CAT和OP_CTV的風(fēng)險(xiǎn)和好處。

11、BIP激活方法

如果比特幣核心開發(fā)者同意將OP_CAT或OP_CTV包含到下一個(gè)軟分叉升級(jí)中，社區(qū)需要就BIP的激活方法達(dá)成一致。激活方法允許礦工發(fā)出他們對(duì)升級(jí)的準(zhǔn)備信號(hào)。

廣義上講，有兩種方法可以在比特幣上執(zhí)行代碼更改。首先，可以通過軟分叉執(zhí)行代碼更改。軟分叉是向后兼容的升級(jí)，允許比特幣節(jié)點(diǎn)操作者在即使不升級(jí)其客戶端軟件的情況下也能安全地在比特幣網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行。軟分叉向后兼容的另一個(gè)好處是，任何不同意Bitcoin Core（主要比特幣客戶端）方向的人都可以選擇運(yùn)行排除新BIP激活的舊版本客戶端軟件，但仍可以連接到規(guī)范的比特幣區(qū)塊鏈。軟分叉通過創(chuàng)建比現(xiàn)有規(guī)則集更有限的新條件來添加功能，因此適合現(xiàn)有規(guī)則。

當(dāng)軟分叉由用戶（而非礦商）激活時(shí)，就被稱為用戶激活軟分叉（UASF）。比特幣上最著名的UASF示例幾乎發(fā)生在2017年8月1日的“區(qū)塊大小之爭(zhēng)”期間，以幫助加快SegWit升級(jí)的采用。在區(qū)塊大小之爭(zhēng)期間，比特幣用戶升級(jí)了他們的節(jié)點(diǎn)以支持SegWit升級(jí)，并隨后威脅要拒絕來自未升級(jí)節(jié)點(diǎn)的區(qū)塊。通過這樣做，鼓勵(lì)未升級(jí)其比特幣客戶端軟件的礦工采用Segwit，以使其區(qū)塊更廣泛地傳播并增加他們獲得區(qū)塊獎(jiǎng)勵(lì)的機(jī)會(huì)。雖然UASF在區(qū)塊大小戰(zhàn)爭(zhēng)期間從未發(fā)生，但潛在UASF的威脅影響了礦工采用SegWit。

第二種實(shí)施代碼更改的方法是通過硬分叉，這是一種向后不兼容的升級(jí)，會(huì)在升級(jí)和未升級(jí)節(jié)點(diǎn)之間永久分 裂共識(shí)。比特幣核心開發(fā)者從未實(shí)施過硬分叉，因?yàn)樯鐓^(qū)重視協(xié)議代碼的固化和向后兼容性。如果少數(shù)用戶執(zhí)行硬分叉升級(jí)（例如更改區(qū)塊大?。?，比特幣可能會(huì)發(fā)生鏈分 裂。這就是比特幣現(xiàn)金在2017年創(chuàng)建的方式，當(dāng)時(shí)比特幣社區(qū)的一部分人不同意Segwit升級(jí)，而是希望通過激活向后不兼容的代碼更改來單純?cè)黾訁^(qū)塊大小，從而從比特幣協(xié)議中分叉出來。

除了硬分叉和軟分叉激活之間的區(qū)別外，還有不同的方法可以在分叉發(fā)生之前衡量社區(qū)對(duì)升級(jí)的情緒。以下是比特幣社區(qū)提出的各種過程類型BIP的概述，以更好地支持軟分叉升級(jí)的激活：

*BIP 9：BIP 9提供了一個(gè)框架，供礦工通過修改比特幣區(qū)塊頭中的版本位字段來發(fā)出他們對(duì)軟分叉升級(jí)的支持信號(hào)。一旦信號(hào)期結(jié)束，比特幣社區(qū)可以評(píng)估支持升級(jí)的礦工百分比，并按礦工算力加權(quán)投票。如果超過某個(gè)支持閾值，升級(jí)可以在“flag day”繼續(xù)進(jìn)行激活，這只是一個(gè)指定的區(qū)塊高度用于升級(jí)激活。

*BIP 8：長(zhǎng)期比特幣核心開發(fā)者Luke Dashjr（自2011年以來一直從事比特幣開發(fā)工作）于2017年2月提出了BIP 8作為BIP 9的繼任者。BIP 8建議使用區(qū)塊高度而非算力來確定批準(zhǔn)提案的信號(hào)期持續(xù)時(shí)間。BIP 8還引入了一個(gè)新的鏈上激活軟分叉參數(shù)，稱為“LOT”。如果該參數(shù)設(shè)置為“TRUE”，則需要在最終期間發(fā)出信號(hào)，確保軟分叉在超時(shí)高度鎖定。從這里開始，升級(jí)在預(yù)定義的flag day由節(jié)點(diǎn)激活，無論礦工是否發(fā)出信號(hào)。BIP 8試圖減少礦工對(duì)社區(qū)希望的提案激活的干擾，并迫使礦工考慮在升級(jí)的LOT參數(shù)設(shè)置為TRUE的情況下由于未從升級(jí)節(jié)點(diǎn)接收區(qū)塊而導(dǎo)致的收入損失的后果。

*Speedy Trial：比特幣核心開發(fā)者AJ Townes和Andrew Chow于2021年4月引入了一種稱為“Speedy Trial”的BIP 8版本。Speedy Trial試圖加速礦工發(fā)出激活準(zhǔn)備信號(hào)的時(shí)間表。這種方法意味著一旦在指定期間內(nèi)大多數(shù)挖出塊發(fā)出準(zhǔn)備信號(hào)，就會(huì)激活提案。Speedy Trial的功能類似于BIP 9激活部署，但激活窗口更短。最近，Taproot升級(jí)通過Speedy Trial在比特幣上激活。該試驗(yàn)要求在兩周內(nèi)90%的挖出塊發(fā)出準(zhǔn)備信號(hào)，然后Taproot才能在網(wǎng)絡(luò)上激活。試驗(yàn)于2021年6月12日結(jié)束。在達(dá)到90%礦工支持的閾值后，網(wǎng)絡(luò)隨后進(jìn)入五個(gè)月的等待期，以留給礦工和節(jié)點(diǎn)時(shí)間升級(jí)其軟件。Taproot隨后于2021年11月15日正式在比特幣上激活。

*現(xiàn)代軟分叉激活：這是一種結(jié)合BIP 9和BIP 8不同屬性的升級(jí)激活方法。它由Bitcoin Core最多產(chǎn)的貢獻(xiàn)者之一Matt Corallo于2020年1月提出。該方法包括三個(gè)步驟。第一步是BIP 9中概述的礦工激活軟分叉。如果礦工未能激活升級(jí)，Corallo概述的現(xiàn)代軟分叉激活過程將默認(rèn)為第二步，即開發(fā)者和更廣泛的比特幣社區(qū)重新考慮代碼更改的六個(gè)月等待期。六個(gè)月后，如果開發(fā)者和用戶希望繼續(xù)升級(jí)，他們可以啟動(dòng)第三步，這本質(zhì)上等同于將LOT參數(shù)設(shè)置為TRUE的BIP 8。

以上就是比特幣的下一個(gè)重大升級(jí)是什么？對(duì)OP_CAT和OP_CTV的評(píng)估的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于Covenants可帶給比特幣的關(guān)鍵特性的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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