预挖矿与去中心化：Fractal给我们带来的思考

一、前言

近期火爆的比特币扩展方案Fractal上市当天便突破了60亿美元全流通市值，而比特币历时近5年时间才达到此成就，由此给了我们一个全新的视角思考项目的启动机制，POW项目市值随着项目的认可度剧烈波动，而POW+预挖矿混合的项目，市值上线时刻就给足了预期，由此引发了一系列思考，预挖矿是否导致协议启动时去中心化不足，并进一步影响其生态的发展和挖矿回报预期，该如何平衡生态社区激励和去中心化？ 

而Fractal上市一周内以平均1000万美元的日交易量，支撑着60亿美元的全流通市值，在如今低迷的市场环境下，Fractal到底凭借哪些技术创新让市场买单的，抑或是疯狂的做市商行为，下面就让我们带着思考来了解Fractal这个比特币扩展解决方案。 

二、CAT 协议

CAT20的爆发使得Fractal再次成为市场关注的焦点，CAT20是Fractal网络项目CAT 协议所推出的代币，两天内创造了470万笔交易，总持有人地址近3.5万个。作为一种代币化协议，可以利用比特币的脚本语言来定义代币的特性和行为，从而实现代币的创建、转让、销毁等功能。

CAT 协议主要特点：

• 基于比特币： CAT协议利用比特币的UTXO模型和脚本语言来实现代币化功能，确保了安全性、去中心化和可扩展性。

• 自定义代币： 用户可以根据自己的需求创建不同类型的代币，包括可转让的、不可转让的、具有特定属性的等。

• 安全机制： CAT协议采用了递归契约机制来确保代币的安全性，防止恶意行为和伪造。

• 可扩展性： CAT协议可以支持大量的代币和交易，具有良好的可扩展性。

CAT 协议的实现过程可以分为以下几个步骤：

• 创建代币： 用户可以通过提交一个特定的交易来创建新的代币，该交易包含了代币的属性和初始状态。

• 转让代币： 用户可以将代币转让给其他人，通过在交易中指定新的所有者地址来实现。

• 合并代币： 可以将多个同类型的代币合并成一个代币。

• 销毁代币： 用户可以将代币销毁，使其不再存在。

CAT 协议采用递归契约机制来确保代币的安全性。这种机制通过在每个交易中嵌入条件语句，来验证代币的状态是否合法。如果条件语句不满足，则交易将被拒绝。

CAT 协议的扩容思想来自比特币操作码OP_CAT，OP_CAT是比特币脚本中一个提议的操作码，旨在通过允许脚本将堆栈中的两个元素拼接起来，来增强比特币脚本的功能。当前比特币脚本的执行模式是线性的，缺乏循环和基本的算术运算，限制了其表达能力。比特币脚本无法直接访问交易中的某些数据，限制了智能合约的复杂性。OP_CAT 可以通过拼接数据、实现简单的算术运算等方式，增强比特币脚本的表达能力，使得比特币能够支持更复杂的智能合约。比如保险柜合约、默克尔树验证、树型签名等。 通过OP_CAT，脚本可以访问更多的交易数据，从而实现更精细的控制。也可以实现递归限制条款，使得约束条件可以跨多个交易传递。 

三、Fractal

Fractal(分形比特币)是比特币网络扩展协议，Fractal将比特币核心封装成可部署的软件包（BCSP），以便在比特币主网上运行多个实例。通过层层嵌套的递归方式实现无限扩展，同时保持与比特币核心的一致性。类似于操作系统的虚拟化，提供隔离和灵活性。

Fractal 通过重用比特币的共识机制，确保所有虚拟化实例保持与主链的一致性。避免了分叉带来的共识分歧，增强了系统的稳定性。通过多次实例化BCSP，实现水平和垂直方向上的无限扩展。同时可以保持结构平衡，避免任何特定层的过度拥塞。新实例在启动时可能需要保护机制，如特定区块高度的安全设置。通过合并挖矿等方式增强系统的抗攻击能力。Fractal的分布式链上计算可以建立多个BCSP实例的网络，优于单一实例的计算效率。与链上分片不同，BCSP实例可以独立部署和监控。 

Fractal将区块确认时间缩短至60秒或更短，提高响应速度。增加存储空间，降低交易成本，适用于序数铭文等应用。跨层电梯 (Elevator)则可以实现不同层之间资产的直接转移，无需额外中继。分形比特币通过虚拟化和自我复制的方法，在理论上增强了比特币的处理能力，还为未来开发提供了新的应用场景，如序数铭文的优化和虚拟世界的构建，整合了铭文社区，使得序数铭文的价值到外溢到L1网络。 

四、思考

首先虚拟化实例比较好理解，但是递归在比特币网络的应用显然复杂的多，重用共识在降低区块链系统复杂度的同时，也引入了新的熵值，以下是看过Fractal Lite paper之后的思考。

Fractal采用与比特币相同的 PoW 共识机制，BTC 矿工可以用当前的 ASIC、GPU 和其他已有的硬件无缝转换到 Fractal 区块挖矿，以每 3 个区块为一个周期，其中 2 个区块通过「无许可挖矿」产生，1 个区块通过「合并挖矿」产生。无许可挖矿允许任何拥有合适工具和硬件的人开采 Fractal 区块，类似于 BTC 的开采方式。合并挖矿则专门针对 BTC 矿工，允许矿工同时挖掘 BTC 区块和 Fractal 区块而不需要占额外的算力。

Fractal为了将交易确认时间控制在30秒左右，其难度调整可能要比比特币网络更加频繁，由于无许可和合并挖矿两种机制的存在，网络算力水平也不够稳定，难度调整机制的复杂性可能会影响网络安全。

合并挖矿机制也增加了网络初期奖励负担，使得Fractal至少需要将币价维持在25美元，才能将每1EH算力的收益达到比特币网络的50%，如果为了所谓的网络安全性而盲目吸引算力可能会导致代币价格持续表现不佳。

• 比特币每1EH/10分钟收益：

假设每个块的打包奖励是0.3枚比特币，币价为6万美元，全网算力660EH。

(3.15+0.3)*60000/660 ≈ 313美元

• FB每1EH/10分钟收益：

假设每个块的打包奖励是5枚FB，币价为25美元，合并算力为220E，无许可算力为30E

（25+5）*25*（600/30）/（220*1/3+30*2/3）≈ 160美元

注：实际的无许可算力收益可能会更高，此处公式仅为简略表达。

实例化的BCSP通过递归保证安全达成共识，电梯则保证资产跨层流动，类似插入式账本，增加了网络的计算能力和存储能力， 但递归调用会产生大量的函数调用栈，可能导致栈溢出。递归代码的调试相对困难，需要仔细跟踪函数调用的过程。随着网络的膨胀会出现新的问题也需要关注。实例早期启动需要指定区块高度，这一过程是否存在中心化操作以及随之而来的风险。 

实例是否可以拥有独立的安全性，即独立的难度调整机制和网络奖励以吸引算力，拓展序数铭文之外的新使用场景。但从目前来看风险较大。

五、比特币的拓展解决方案对比

以下对比几大主流拓展方案的特点和挑战，Fractal等项目旨在增强比特币脚本的表达能力，使得比特币能够支持更复杂的智能合约。

六、小结

Fractal 的创新设计值得肯定，在扩展比特币网络的同时，利用了比特币现有的代码和生态。通过递归的方式，创建了一个与比特币主链高度兼容的扩展层，大幅提高网络的交易处理能力和速度，比特币矿工和用户可以无缝过渡。未来也将有更多拓展方案涌现出来，这也是比特币相较于其他生态更去中心化的表现。

但正如CAT协议的自述一样，目前主流解决方案仍处在试验性阶段，要关注网络安全性，特别是涉及到比特币网络核心机制的更改，如难度调整机制，比特币影子链可能面临的算力冲击，以及代币经济模型的可持续性。

此外市场上还有一点共识是，不要把高市值低流通的VC代币带入比特币生态，尽管采用了POW共识机制，但Fractal有50%代币预挖，分配给生态合作方、BRC20社区、大型矿池及钱包基础设施等攒局者，资源整合成本过高也可能是限制其发展的伏笔，降低了去中心化属性。加密项目应避免形成加密权贵或者裙带资本主义，谨慎设计代币分配机制。

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