引言
随着区块链技术的不断发展，比特币不仅仅作为一种加密货币存在，其生态系统也在不断扩展和深化。比特币拓展生态涵盖了多种 Layer 2 解决方案和应用，这些扩展不仅提升了比特币的交易速度和效率，还为智能合约、去中心化金融（DeFi）、非同质化代币（NFT）等新兴领域提供了支持。这些创新使得比特币的应用场景更加广泛，不再局限于价值储存和点对点支付，而是能够满足更加复杂和多样化的需求，推动了整个区块链行业的进步。
然而，随着生态的扩展，安全性问题也逐渐显现。新的技术和应用带来了更多的潜在风险和挑战，如何在提升功能的同时保障系统的安全性成为了关键。安全漏洞、攻击事件以及技术缺陷等问题不仅威胁到用户的资产安全，也可能影响比特币网络的整体稳定性和信任度。BitsLab旗下 ScaleBit 撰写本文将深入探讨比特币拓展生态的构建过程、面临的安全事件以及未来在安全性方面的展望。通过分析当前的技术方案和安全挑战，旨在为比特币生态的发展提供有价值的见解和建议，确保其在不断扩展的过程中依然能够保持高度的安全性和可靠性。
比特币拓展生态
什么是比特币拓展生态？
比特币拓展生态主要指的是围绕比特币基础网络开发的各种扩展解决方案和应用生态系统。比特币最初设计主要用于点对点支付和价值储存，但随着区块链技术的发展，比特币社区和开发者们也在探索如何在其基础上增加更多的功能，特别是在智能合约、去中心化金融（DeFi）、NFT 和更高效的交易扩展上。
比特币拓展生态如何运作？
比特币拓展生态的运作主要依赖于在比特币主链之上或之外构建的扩展技术和协议，这些技术和协议使得比特币能够支持更多样化的应用场景。以下是比特币拓展生态中几种关键技术的运作原理：
（1）闪电网络（Lightning Network）
闪电网络是比特币 Layer 2 最成熟、应用最广泛的解决方案之一。它通过建立支付通道，将大量小额交易从主链移到链外，从而大幅提升比特币的交易速度和降低手续费。
趋势：闪电网络的基础设施在不断改进，用户体验也在提升，越来越多的商户开始支持闪电支付。
挑战：流动性问题和路由效率仍需进一步优化，尤其是在大额交易场景下。
图片1来源：https ://lightning.network/lightning-network-presentation-time-2015-07-06.pdf
（2）Liquid Network（LQ）
Liquid Network 是一个基于开源的 Elements 区块链平台运行的侧链，专为在交易所和机构之间实现更快的交易而设计。它由比特币公司、交易所和其他利益相关者组成的分布式联盟治理。Liquid 使用双向锚定机制，将 BTC 转换为 L-BTC，反之亦然。
Liquid 支持保密交易和代币化，因此适用于企业应用。如果比特币是互联网的价值层，Lightning 是比特币驱动的金融系统中的点对点支付网络，那么 Liquid 则是金融层，增加了多资产支持和金融工具，如证券和大宗商品。
与 Lightning 相比，Liquid 是一个比特币的 Layer 2 解决方案，专注于促进更大、更复杂的交易，例如发行和交易资产（如证券和稳定币）。Liquid 内置了保密交易功能，隐藏了交易金额和资产类型，而 Lightning 主要通过其链下交易提供隐私。虽然 Lightning 擅长于小额支付和日常交易，但 Liquid 更适合机构金融、资产发行和跨境交易。
目前已有超过 50 家交易所采用了 Liquid Network，它已经促成了数十亿美元的交易，证明了其在提升比特币用于机构交易中的效用方面的有效性。Liquid Network 能够为交易所提供更快的结算时间，从而提高了比特币市场的流动性，使机构能够更高效、安全地运营。
图片2来源：https ://docs.liquid.net/docs/technical-overview
（3）Rootstock 基础框架（RBTC）
Rootstock 自 2015 年诞生以来，是运行时间最长的比特币侧链，并在 2018 年启动了其主网。它的独特之处在于将比特币的工作量证明（PoW）安全性与以太坊的智能合约相结合。作为一个开源、兼容 EVM 的比特币 Layer 2 解决方案，Rootstock 为不断增长的 dApp 生态系统提供了入口，并致力于实现完全去信任化。
与 Liquid 类似，Rootstock 也使用双向锚定机制，因此用户可以轻松在 BTC 和 RBTC 之间进行交换。RBTC 是 RSK 区块链上的原生货币，用于支付矿工处理交易和合约的费用。Liquid 侧重于快速、私密的交易和资产发行，而 Rootstock 则通过智能合约扩展了比特币的 DeFi 和 dApp 生态系统。
截至撰写本文时，Rootstock 的总锁仓价值（TVL）超过 1.7 亿美元，市值为 3.8 亿美元。
（4）B² Network
B² Network 的技术架构包括两层结构：Rollup 层、数据可用（DA）层。B² Network 旨在重新定义用户对比特币第二层解决方案的看法。
B² 采用 ZK-Rollup 作为 Rollup 层。ZK-Rollup 层采用 zkEVM 解决方案，负责在第二层网络内执行用户交易和输出相关的证明。用户的交易被提交并在 ZK-Rollup 层进行处理。用户的状态也存储在 ZK-Rollup 层。批量提案和生成的零知识证明被转发到数据可用层进行存储和验证。
数据可用性层包括分布式存储、B²节点和比特币网络。该层负责永久存储 Rollup 数据的副本，验证 Rollup 的零知识证明，并最终在比特币上执行最终确认。
分布式存储是B² Network 的一个关键方面，它作为 ZK-Rollup 用户交易及其相关证明的存储库。通过分散存储，网络从根本上提高了安全性，减少了单点故障，并确保了数据的不可变性。
为了保证数据可用性，B² 还在比特币的每个区块中向比特币网络写入一个 Tapscript 脚本，如下图。该脚本锚定了这一时段的 Rollup 在去中心化存储中有效存储的数据路径和零知识证明，这一过程成本可控，每小时产生 6 笔交易。因此，用户在验证时会逐一比对交易和比特币 Layer1 上的 Taproot 脚本数据，以确保 Rollup 数据的最终可信性。
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（5）Stacks 协议（STX）
自 2018 年以 Blockstack 名义在主网上推出以来，Stacks 已成为领先的比特币 Layer 2 解决方案。
图片4来源：https ://docs.stacks.co/stacks-101/proof-of-transfer
Stacks 直接连接到比特币，允许在比特币上构建智能合约、dApps 和 NFT，显著扩展了比特币的功能，使其不仅仅是一个价值存储工具。它采用了一种独特的转移证明（PoX）共识机制，将其安全性直接与比特币挂钩，而无需修改比特币本身。
Stacks 拥有超过 9900 万美元的总锁仓价值（TVL），其已建立的基础设施和不断壮大的开发者社区，使其成为该领域中不容忽视的项目。
(6)Babylon
Babylon 的愿景是将比特币的安全性扩展到保护去中心化世界。通过利用比特币的三个方面 — — 其时间戳服务、区块空间和资产价值 — — Babylon 能够将比特币的安全性传递到众多权益证明（PoS）链，从而创建更强大、统一的生态系统。
Babylon 的比特币质押协议采用远程质押方法，通过密码学、共识协议创新和优化使用比特币脚本语言的方式克服了智能合约的缺失。Babylon 的质押协议可以允许比特币持有者在无需桥接到 PoS 链的情况下，可信地质押比特币，并为该链提供完整的可削减安全性保证。Babylon 的这一创新性协议消除了对已质押比特币进行桥接、封装、托管的需求。
Babylon 的一个关键方面是其 BTC 时间戳协议。它将其他区块链的事件时间戳到比特币上，使这些事件能够像比特币交易一样享受比特币的时间戳。这有效地借用了比特币作为时间戳服务器的安全性。BTC 时间戳协议实现了快速权益解绑、可组合的信任、降低安全成本,以最大限度地提高比特币持有者的流动性。协议被设计成模块化插件，可用于多种不同的 PoS 共识算法之上，并提供了可构建重置协议的基础。
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在探讨了比特币拓展生态的多种技术解决方案后，我们可以清晰地看到这些创新不仅显著提升了比特币网络的性能和功能，还为其应用场景的多样化提供了坚实基础。然而，随着拓展生态的不断扩大和技术的日益复杂，安全性问题也随之浮现，成为不可忽视的重要方面。新的扩展技术引入了更多的潜在风险和攻击向量，使得系统的整体安全性面临更大的挑战。
在这种背景下，确保比特币拓展生态的安全性不仅关乎用户资产的保护，也关系到整个网络的稳定性和信任度。因此，本节将详细介绍 2023 年闪电网络的漏洞，为未来的安全防护提供有价值的参考。
比特币拓展生态的安全事件
2023年10 月比特币的扩容技术——闪电网络被发现存在一个潜在的安全漏洞。开发者 Antoine Riard 在发现该漏洞后，公布了相关细节。
这一漏洞被称为「替代循环攻击（replacement cycling attacks）」，可能会危及通过闪电网络流动的资金安全，导致交易延迟或无法按预期进行处理，从而可能引发比特币闪电网络通道内的资金损失风险。
这一事件凸显了在快速发展的拓展生态中，安全性必须始终放在首位。开发者和社区需要持续监控和改进现有的扩展解决方案，以防范潜在的安全威胁，确保用户资金的安全
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比特币拓展生态安全展望
尽管比特币拓展生态在提升交易效率和功能多样性方面取得了显著进展，但其安全性仍需不断强化。本节将探讨未来比特币拓展生态在安全性方面的发展方向和挑战
比特币拓展生态旨在解决主链的交易吞吐问题，同时保证安全性和去中心化。
离链交易的信任模型：比特币的拓展生态通过离链技术来提升交易速度，开发者需确保离链交易的信任机制足够可靠。例如闪电网络中的双向支付通道需要使用多重签名技术，并确保通道的关闭过程安全，以防资金冻结或丢失。
隐私性与透明度：闪电网络的通道交易可在不公开的情况下完成，虽然提升了隐私性，但也增加了监管难度，潜在引发恶意行为。Layer 2网络需在隐私性和透明度之间取得平衡，通过可选择性地公开部分交易记录，增强合规性。
用户体验与安全性：拓展生态的复杂性带来了用户操作难度，如闪电网络的通道管理可能对普通用户不友好，增加了操作失误风险。比特币拓展生态可通过设计更友好的界面和操作简化工具，提升用户体验，减少安全隐患。
展望未来，比特币拓展生态需要在保持去中心化和安全性的前提下，持续优化技术方案，提升用户体验，并加强监管合规，以实现更加稳健和广泛的应用。
总结
比特币拓展生态通过多种 Layer 2 解决方案和创新协议，显著提升了比特币网络的功能和交易效率，推动了智能合约、DeFi、NFT等新兴领域的发展。
然而，随着生态的不断扩展，安全性问题也逐渐显现，需引起开发者和社区的高度重视。未来，比特币拓展生态在追求更高交易吞吐和多样化应用的同时，必须持续强化安全机制，优化用户体验，平衡隐私与透明度，确保其在去中心化和安全性的基础上，实现更加广泛和稳健的发展。
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关于ScaleBit
ScaleBit，BitsLab 旗下安全子品牌，是一个为 Web3 Mass Adoption 提供安全解决方案的区块链安全团队。凭借在区块链跨链和零知识证明等扩展技术方面的专业能力，我们主要为 ZKP、Bitcoin Layer 2 和跨链应用提供细致和尖端的安全审计。
ScaleBit 团队由在学术界和企业界都有丰富经验的安全专家组成，致力于为可扩展的区块链生态系统的大规模应用提供安全保障。
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BitsLab 是一家致力于守护和构建新兴 Web3 生态系统的安全组织，愿景是成为备受行业和用户尊敬的 Web3 安全机构。旗下拥有三个子品牌：MoveBit、ScaleBit 和 TonBit。
BitsLab 专注于新兴生态系统的基础设施开发与安全审计，覆盖但不限于 Sui、Aptos、TON、Linea、BNB Chain、Soneium、Starknet、Movement、Monad、Internet Computer 和 Solana 等生态。同时，BitsLab 在审计多种编程语言方面展现了深厚的专业能力，包括 Circom、Halo2、Move、Cairo、Tact、FunC、Vyper 和 Solidity等。
BitsLab 团队汇聚了多位顶级漏洞研究专家，他们曾多次荣获国际 CTF 奖项，并在 TON、Aptos、Sui、Nervos、OKX 和 Cosmos 等知名项目中发现了关键漏洞。
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