BTC上的智能合約技術：Fractal Bitcoin和CAT20協議解析

近期比特幣生態迎來一項重要進展。經過多次測試網運行後，Fractal BTC於9月正式上線主網。Fractal的一大特色是具備智能合約功能,並在主網推出的同時發布了新的代幣協議CAT20。本文將從技術角度剖析CAT20的巧妙設計,探討其中的創新之處。

Fractal Bitcoin簡介

在深入CAT20之前,我們需要先了解其運行環境Fractal Bitcoin。Fractal Bitcoin又稱分形比特幣,是一個完全兼容BTC的二層網路。相較於BTC,它的區塊確認時間縮短至1分鍾。其基本原理是復制多條BTC網路鏈,每條鏈均可處理交易,從而提升整體處理速度。

Fractal的一大亮點是重新啓用了BTC早期因安全考慮而棄用的OP_CAT操作碼。這一操作碼的恢復極大提升了Fractal Bitcoin的功能,使其具備了智能合約能力,爲上層應用開發提供了更多可能性。

CAT Protocol概述

基於OP_CAT的支持,CAT Protocol應運而生。目前已在實際環境中運行的是CAT20協議,可以在Unisat平台上查看相關面板。

CAT20在設計上借鑑了ERC20,但又有其獨特之處。以下將對CAT20的生命週期進行分析:

部署(Deploy)過程

部署前,用戶需指定錢包地址及代幣基本信息。CAT20允許設置預挖和單次Mint數量限制。

部署分爲"commit"和"reveal"兩個階段:

1. Commit階段:將代幣基本信息寫入交易輸出腳本。此階段交易的hashId作爲該代幣的唯一標識。

2. Reveal階段:輸出一個包含CAT20初始狀態Hash的OP_RETURN,以及一個用於後續Mint過程的Minter。

這種兩步部署方式遵循了區塊鏈常用的提交-揭示模式,有利於保護項目敏感數據。

鑄造(Mint)過程

Mint交易的特點如下:

• 輸入爲一個minter,最初由deploy生成
• 每次mint只有一個minter輸入,可有多個minter輸出
• 每次mint生成一個token
• 輸出順序固定,minter後必須是token

Mint過程的設計頗具巧思。minter輸出數量的設置影響整個網路的Mint活躍度。默認生成兩個狀態相近的Minter,以平衡網路擁堵和經濟成本。

交易構建機制

CAT20的交易構建機制別具一格:

1. Reveal過程巧妙利用腳本邏輯,使部署者可控制不同地址的UTXO。

2. Minter階段允許所有人使用特定UTXO作爲輸入,這可能借助了OP_CAT的智能合約能力實現。

交易狀態管理(V2)

Minter中保存了兩處狀態:

• OP_RETURN中存儲當前交易輸出狀態的Hash
• 智能合約(Minter和Token)中存儲剩餘Mint次數

每次Mint後,新生成Minter的mint數量爲剩餘可mint數量的一半。這種設計確保了鑄造過程的均衡性。

值得注意的是,CAT20 Token本身也是智能合約,記錄數量和歸屬地址,這與BRC20或銘文的UTXO模式有所不同。

轉帳(Transfer)和銷毀(Burn)

轉帳時,交易的Token輸入輸出數量需保持一致。可在同一筆交易中處理多個不同Token。

銷毀Token只需將其轉至普通地址即可。

總結

CAT20的設計賦予用戶極大的操作靈活性,同時也對合約校驗邏輯提出了更高要求。這種設計帶來以下優勢:

1. 查詢Token持有情況只需檢索token的UTXO,無需回溯。
2. 通過搜索OP_RETURN中包含"cat"的交易即可了解mint狀況。

CAT20的創新設計爲比特幣生態帶來了新的可能性,值得業界持續關注其發展動向。