BTC网络上的智能合约新发展

近期，在比特币生态中出现了一个引人注目的项目Fractal BTC。该项目经过多轮测试网验证后,于9月正式登陆主网。Fractal的一大亮点在于它具备智能合约功能,并在主网上线之际推出了新型代币协议CAT20。那么CAT20在技术设计上有何巧妙之处?我们又能从中获得哪些启发?

Fractal Bitcoin简介

要理解CAT20,首先需要了解其运行环境Fractal Bitcoin。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,它的区块确认时间仅需1分钟,大大提升了交易速度。其基本原理是将BTC网络复制多份,每条链都能处理交易,从而提高整体吞吐量。不过,关于不同链间通信等具体细节,目前官方尚未公开完整的技术文档。

Fractal的一大亮点是重新启用了BTC早期因安全考虑而弃用的OP_CAT操作码。这一操作码的引入使得Fractal Bitcoin具备了智能合约功能,极大拓展了其应用潜力。基于此,已有开发者在Fractal Bitcoin上实现了类似ERC20的代币协议。

CAT Protocol概述

有了底层OP_CAT的支持,CAT Protocol应运而生。目前已经在实际运行的是CAT20协议,某交易平台也新增了相应的面板支持。从名称可以看出,CAT20与ERC20有诸多相似之处。那么,相比于成熟的ERC20,CAT20是如何实现类似的代币生命周期的呢?

部署流程

在部署前,用户需要指定钱包地址和代币基本信息。与ERC20相比,CAT20增加了预挖和单次铸造上限等设置。

部署过程分为"commit"和"reveal"两个阶段:

1. Commit阶段:交易输出脚本中写入代币基本信息,如名称、符号等。此阶段交易的hashId将作为该代币的唯一标识。

2. Reveal阶段:输出一个OP_RETURN,保存CAT20初始状态的Hash。同时输出一个Minter,用于后续铸造过程中维护状态变化。

这种"提交-揭示"的两步部署方式是区块链项目常用的做法,可以在reveal阶段才公开项目的部分数据。

铸造机制

Mint过程有以下特点:

• 输入为一个minter,最初由deploy生成
• 每次mint有且仅有一个minter作为输入,输出minter数量可变
• 每次mint产生一个token
• 输出顺序固定,minter必须在token之前

minter的设计颇具巧思。如果每次只输出1个minter,网络中可用minter数量保持不变,会造成铸造拥堵。而输出多个minter虽可缓解拥堵,但会增加用户成本。这就需要部分用户自愿承担额外成本,维持网络良性运转。

在V2版本中,默认生成两个状态相近的Minter,以平衡效率和成本。

交易构建

CAT20的交易构建机制很有特色。在reveal阶段,开发者巧妙修改了脚本逻辑,使用自身私钥控制了不同地址的UTXO。而在minter阶段,所有人都可以使用这些UTXO作为输入,这可能得益于OP_CAT提供的智能合约能力。

状态管理

CAT20的状态存储于两处:交易输出的OP_RETURN中(存储状态Hash),以及智能合约中(存储剩余Mint次数)。每次Mint后,新生成Minter的mint数量为剩余可mint数量的一半。这种设计既保证了状态一致性,又实现了均衡分配。

值得注意的是,CAT20 token本身也是智能合约,记录了数量和归属地址。这与BRC20或铭文的UTXO模式不同。

转账与销毁

转账时,同一交易中每种token的输入输出数量需保持一致。销毁token只需将其转入普通地址即可。

总结

CAT20的设计灵活性很高,所有操作都由用户自主构建。这种设计带来了一些优势:

1. 查询token持有情况只需检索token的UTXO,无需向上追溯。
2. 通过搜索OP_RETURN中含"cat"的交易,可快速了解mint状态。

然而,这种灵活性也对合约验证逻辑提出了更高要求,近期出现的一些漏洞正是源于此。总的来说,CAT20作为比特币网络上的新型代币协议,其创新设计值得关注和深入研究。