比特币智能合约的新进展:探析Fractal BTC与CAT20协议

最近比特币生态迎来了一项重要进展。经过多轮测试网后,Fractal BTC于9月份正式上线主网。Fractal的一大亮点在于其具备智能合约能力,并在主网上线之际推出了全新的代币协议CAT20。CAT20在技术设计上有哪些巧妙之处?我们又能从中学到什么?

Fractal Bitcoin简介

在深入了解CAT20之前,我们需要先简单介绍一下Fractal Bitcoin。两者的关系类似于ERC20和ETH,CAT20协议是部署在Fractal Bitcoin之上的。

Fractal Bitcoin又称分形比特币,是一个与BTC完全兼容的"二层"网络。相较于BTC,它的区块确认时间更短,仅需1分钟。其基本原理如其名所示,即将BTC网络复制多份,每条链都能处理交易,从而提高整体处理速度。不过,关于不同链之间的通信细节目前尚不明确,官方也未提供相关技术文档。

Fractal的一大亮点在于启用了BTC早期因安全考虑而弃用的操作码OP_CAT,这使得Fractal Bitcoin的功能得到了显著提升。有观点认为,OP_CAT能赋予BTC智能合约能力,这为未来发展开启了更多可能性。

目前,已有开发者在Fractal Bitcoin上实现了类似ERC20的协议。

CAT Protocol概述

有了底层OP_CAT的支持,相应的协议很快就问世了。当前已经在实际运行的是CAT20协议。

与成熟的ERC20协议相比,CAT20是如何实现类似的生命周期的呢?

部署流程

部署前,用户需指定钱包地址和代币基本信息,后者与ERC20类似。CAT20的特色在于可以设置预挖和每次铸造的数量限制。

部署过程分为"commit"和"reveal"两个阶段。在commit阶段,交易输出脚本会写入代币的基本信息。该阶段产生的交易哈希值将作为代币的唯一标识。

在reveal阶段,交易会首先输出一个OP_RETURN,保存CAT20初始状态的哈希值。随后会输出一个Minter,用于后续铸造过程中的状态维护。

整个部署过程遵循了区块链上常见的提交-揭示两步骤,这是一种普遍的项目部署方式。

铸造机制

铸造过程有以下特点:

• 输入是一个minter,最初由部署阶段生成
• 每次铸造只有一个minter作为输入,输出可以有任意个minter
• 每次铸造只生成一个token
• 输出顺序固定,minter必须在token之前

这种设计使得铸造过程变得灵活有趣。例如,minter作为输出可以是0个、1个或多个。如果每次都只输出1个,网络中可用的minter数量将保持不变,可能导致拥堵。为避免这种情况,通常会将输出设置为大于1。

然而,每多输出一个minter就意味着多支付一笔utxo费用。出于经济考虑,更多人可能倾向于将minter设为0,这可能导致minter通缩,需要部分用户主动多支付minter来平衡。

在V2版本中,默认生成两个状态相近的Minter。

交易构建的技术细节

reveal过程中使用了前一个交易的输出commit作为输入。这是通过巧妙改写脚本逻辑实现的,使得同一私钥可以控制两个不同地址的utxo。

而在minter阶段,所有人都可以使用这些utxo作为输入,这可能是借助了OP_CAT的智能合约能力,每个minter本质上就是一个智能合约。

交易状态管理

minter中的状态存储在两个地方:交易输出的OP_RETURN和智能合约(即Minter和Token)中。

OP_RETURN存储当前交易输出状态的哈希值,合约中存储Token剩余的铸造次数。每次铸造后,新生成Minter的铸造数量为剩余可铸造数量的一半。

最终,所有Minter的剩余数量归零。

值得注意的是,CAT20的Token也是智能合约,包含数量和归属者地址两个基本状态。这与BRC20或铭文不同,CAT20并不直接存在于用户地址的UTXO上。

转账和销毁

转账时,构建交易的输入和输出token数量需保持一致。同一笔交易可包含多个不同token,只要各自的输入输出数量平衡即可。

如需销毁Token,只需将其转到普通地址即可。

总结

CAT20的设计让用户拥有很大的操作灵活性,但也对合约部分的校验逻辑提出了更高要求。这种设计带来了一些优势:

1. 查询Token持有情况只需检查token的utxo,无需向上追溯。
2. 查看铸造当前状态可通过搜索OP_RETURN中带有cat数据的交易实现。

这一创新为比特币生态带来了新的可能性,值得我们持续关注其发展。