BTC上即將擁有智能合約能力

近期比特幣生態出現了一個重要進展 - Fractal BTC在多次測試網後於9月正式上線主網。Fractal的一大亮點是具備智能合約能力,並在主網上線的同時推出了一個名爲CAT20的新代幣協議。那麼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

在了解CAT20之前,我們需要先簡單了解一下Fractal Bitcoin。二者的關係類似於ERC20和ETH,CAT20協議是部署在Fractal Bitcoin之上的。

Fractal Bitcoin又稱分形比特幣,是一個完全兼容BTC的"二層"網路。相比BTC,它的區塊確認時間更快,僅需1分鍾。其基本原理就是將BTC網路復制了幾份,每條鏈都可以處理交易,處理交易的節點增多,速度自然就快了。不過關於不同鏈之間如何通信等具體細節目前還不太清楚,官方也沒有提供相關的技術文檔。

Fractal的一大亮點是啓用了BTC很久之前因安全原因棄用的操作碼OP_CAT,這讓Fractal Bitcoin的能力大幅提升。有人認爲OP_CAT能讓BTC具備智能合約的能力,這爲Fractal帶來了更多想象空間。

目前,已經有人在Fractal Bitcoin上實現了一個類似ERC20的協議。

CAT Protocol

有了底層OP_CAT的支持,很快就出現了相應的協議 - CAT Protocol。目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?

Deploy

部署前,用戶需要指定錢包地址和代幣的基本信息,後者與ERC20類似。不同的是,CAT20可以設置預挖數量和每次Mint的數量限制。

部署分爲"commit"和"reveal"兩個階段。在commit階段,交易輸出腳本中會寫入代幣的基本信息。commit交易的hashId會作爲該代幣的標識。在reveal階段,會輸出一個OP_RETURN保存CAT20的初始狀態Hash,以及一個用於後續Mint過程的Minter。

整個Deploy過程採用了區塊鏈上常見的提交-揭示兩步法,項目的部分數據只在reveal階段才會公開。

Mint

Mint過程有以下特點:

• 輸入是一個minter,最初由deploy生成
• 每次mint有且僅有一個minter作爲輸入,有任意個minter作爲輸出
• 每次mint有且僅有一個token
• 輸出順序有要求,minter必須在token之前

minter作爲輸出的數量可以是0、1或多個。如果每次都只輸出1個,網路中可用的minter數量保持不變,會造成擁擠。設置大於1可以增加可用minter,但意味着需要多支付utxo費用。出於經濟考慮,很多人可能會將minter設爲0,這會導致minter通縮,需要部分用戶自願多支付minter。

在V2版本中,默認生成兩個狀態相近的Minter。

交易構建

爲什麼可以使用minter的utxo構建交易?這涉及到"合約"源碼的一些巧妙設計:

1. reveal utxo:通過在腳本中使用自己的公私鑰對,可以控制兩個不同地址的utxo。

2. minter utxo:推測是利用了OP_CAT提供的智能合約能力,每個minter就是一個智能合約。不過這部分源碼目前未公開。

交易狀態(V2)

minter中保存了狀態信息,存儲在OP_RETURN和智能合約中。OP_RETURN存儲當前交易輸出狀態的Hash,合約中存儲Token剩餘的Mint次數。每次Mint後,新生成Minter的mint數量等於剩餘可mint數量的一半。

最後,生成的Token(即CAT20)也是智能合約,有數量和歸屬者地址兩個基本狀態。值得注意的是,CAT20並不像BRC20或銘文那樣存在於用戶地址的UTXO上。

Transfer

Transfer時,構建交易的輸入和輸出token數量需保持一致。同一筆交易可以有多個不同token,只要各自輸入輸出數量一致即可。

Burn

將Token轉到普通地址即可實現燃燒。

總結

CAT20的所有操作都由用戶自行構建,靈活性很高,因此合約部分需要嚴格的校驗邏輯。這種設計的優勢包括:

1. 查詢所有Token持有情況只需查看token的utxo,無需向上追溯。

2. 查看mint當前情況可搜索OP_RETURN中含cat數據的交易。

這種設計爲用戶提供了更大的靈活性,但也對合約安全性提出了更高要求。未來CAT20協議的發展值得持續關注。