BTC上的智能合约技术：Fractal Bitcoin和CAT20协议解析

近期比特币生态迎来一项重要进展。经过多次测试网运行后，Fractal BTC于9月正式上线主网。Fractal的一大特色是具备智能合约功能,并在主网推出的同时发布了新的代币协议CAT20。本文将从技术角度剖析CAT20的巧妙设计,探讨其中的创新之处。

Fractal Bitcoin简介

在深入CAT20之前,我们需要先了解其运行环境Fractal Bitcoin。Fractal Bitcoin又称分形比特币,是一个完全兼容BTC的二层网络。相较于BTC,它的区块确认时间缩短至1分钟。其基本原理是复制多条BTC网络链,每条链均可处理交易,从而提升整体处理速度。

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。这一操作码的恢复极大提升了Fractal Bitcoin的功能,使其具备了智能合约能力,为上层应用开发提供了更多可能性。

CAT Protocol概述

基于OP_CAT的支持,CAT Protocol应运而生。目前已在实际环境中运行的是CAT20协议,可以在Unisat平台上查看相关面板。

CAT20在设计上借鉴了ERC20,但又有其独特之处。以下将对CAT20的生命周期进行分析:

部署(Deploy)过程

部署前,用户需指定钱包地址及代币基本信息。CAT20允许设置预挖和单次Mint数量限制。

部署分为"commit"和"reveal"两个阶段:

1. Commit阶段:将代币基本信息写入交易输出脚本。此阶段交易的hashId作为该代币的唯一标识。

2. Reveal阶段:输出一个包含CAT20初始状态Hash的OP_RETURN,以及一个用于后续Mint过程的Minter。

这种两步部署方式遵循了区块链常用的提交-揭示模式,有利于保护项目敏感数据。

铸造(Mint)过程

Mint交易的特点如下:

• 输入为一个minter,最初由deploy生成
• 每次mint只有一个minter输入,可有多个minter输出
• 每次mint生成一个token
• 输出顺序固定,minter后必须是token

Mint过程的设计颇具巧思。minter输出数量的设置影响整个网络的Mint活跃度。默认生成两个状态相近的Minter,以平衡网络拥堵和经济成本。

交易构建机制

CAT20的交易构建机制别具一格:

1. Reveal过程巧妙利用脚本逻辑,使部署者可控制不同地址的UTXO。

2. Minter阶段允许所有人使用特定UTXO作为输入,这可能借助了OP_CAT的智能合约能力实现。

交易状态管理(V2)

Minter中保存了两处状态:

• OP_RETURN中存储当前交易输出状态的Hash
• 智能合约(Minter和Token)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。这种设计确保了铸造过程的均衡性。

值得注意的是,CAT20 Token本身也是智能合约,记录数量和归属地址,这与BRC20或铭文的UTXO模式有所不同。

转账(Transfer)和销毁(Burn)

转账时,交易的Token输入输出数量需保持一致。可在同一笔交易中处理多个不同Token。

销毁Token只需将其转至普通地址即可。

总结

CAT20的设计赋予用户极大的操作灵活性,同时也对合约校验逻辑提出了更高要求。这种设计带来以下优势:

1. 查询Token持有情况只需检索token的UTXO,无需回溯。
2. 通过搜索OP_RETURN中包含"cat"的交易即可了解mint状况。

CAT20的创新设计为比特币生态带来了新的可能性,值得业界持续关注其发展动向。