BTC上即将拥有智能合约能力

近期比特币生态出现了一个重要进展 - Fractal BTC在多次测试网后于9月正式上线主网。Fractal的一大亮点是具备智能合约能力,并在主网上线的同时推出了一个名为CAT20的新代币协议。那么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

在了解CAT20之前,我们需要先简单了解一下Fractal Bitcoin。二者的关系类似于ERC20和ETH,CAT20协议是部署在Fractal Bitcoin之上的。

Fractal Bitcoin又称分形比特币,是一个完全兼容BTC的"二层"网络。相比BTC,它的区块确认时间更快,仅需1分钟。其基本原理就是将BTC网络复制了几份,每条链都可以处理交易,处理交易的节点增多,速度自然就快了。不过关于不同链之间如何通信等具体细节目前还不太清楚,官方也没有提供相关的技术文档。

Fractal的一大亮点是启用了BTC很久之前因安全原因弃用的操作码OP_CAT,这让Fractal Bitcoin的能力大幅提升。有人认为OP_CAT能让BTC具备智能合约的能力,这为Fractal带来了更多想象空间。

目前,已经有人在Fractal Bitcoin上实现了一个类似ERC20的协议。

CAT Protocol

有了底层OP_CAT的支持,很快就出现了相应的协议 - CAT Protocol。目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?

Deploy

部署前,用户需要指定钱包地址和代币的基本信息,后者与ERC20类似。不同的是,CAT20可以设置预挖数量和每次Mint的数量限制。

部署分为"commit"和"reveal"两个阶段。在commit阶段,交易输出脚本中会写入代币的基本信息。commit交易的hashId会作为该代币的标识。在reveal阶段,会输出一个OP_RETURN保存CAT20的初始状态Hash,以及一个用于后续Mint过程的Minter。

整个Deploy过程采用了区块链上常见的提交-揭示两步法,项目的部分数据只在reveal阶段才会公开。

Mint

Mint过程有以下特点:

• 输入是一个minter,最初由deploy生成
• 每次mint有且仅有一个minter作为输入,有任意个minter作为输出
• 每次mint有且仅有一个token
• 输出顺序有要求,minter必须在token之前

minter作为输出的数量可以是0、1或多个。如果每次都只输出1个,网络中可用的minter数量保持不变,会造成拥挤。设置大于1可以增加可用minter,但意味着需要多支付utxo费用。出于经济考虑,很多人可能会将minter设为0,这会导致minter通缩,需要部分用户自愿多支付minter。

在V2版本中,默认生成两个状态相近的Minter。

交易构建

为什么可以使用minter的utxo构建交易?这涉及到"合约"源码的一些巧妙设计:

1. reveal utxo:通过在脚本中使用自己的公私钥对,可以控制两个不同地址的utxo。

2. minter utxo:推测是利用了OP_CAT提供的智能合约能力,每个minter就是一个智能合约。不过这部分源码目前未公开。

交易状态(V2)

minter中保存了状态信息,存储在OP_RETURN和智能合约中。OP_RETURN存储当前交易输出状态的Hash,合约中存储Token剩余的Mint次数。每次Mint后,新生成Minter的mint数量等于剩余可mint数量的一半。

最后,生成的Token(即CAT20)也是智能合约,有数量和归属者地址两个基本状态。值得注意的是,CAT20并不像BRC20或铭文那样存在于用户地址的UTXO上。

Transfer

Transfer时,构建交易的输入和输出token数量需保持一致。同一笔交易可以有多个不同token,只要各自输入输出数量一致即可。

Burn

将Token转到普通地址即可实现燃烧。

总结

CAT20的所有操作都由用户自行构建,灵活性很高,因此合约部分需要严格的校验逻辑。这种设计的优势包括:

1. 查询所有Token持有情况只需查看token的utxo,无需向上追溯。

2. 查看mint当前情况可搜索OP_RETURN中含cat数据的交易。

这种设计为用户提供了更大的灵活性,但也对合约安全性提出了更高要求。未来CAT20协议的发展值得持续关注。