BTC上的智能合约：探索Fractal Bitcoin和CAT20协议

近期,比特币生态出现了一个值得关注的新发展。在经历多轮测试后,Fractal BTC于9月正式上线主网。Fractal的一大亮点是具备智能合约能力,并在主网启动时同步推出了新的代币协议CAT20。让我们来深入了解一下CAT20的技术设计及其带来的启示。

Fractal Bitcoin简介

在介绍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。相比BTC,它的区块确认时间更短,仅需1分钟。其基本原理是将BTC网络复制多份,每条链都可处理交易,从而提升整体处理速度。

Fractal的一大特色是启用了BTC早期因安全考虑而弃用的操作码OP_CAT。这一操作码的重新启用,赋予了Fractal Bitcoin智能合约的能力,为其应用场景带来更多可能性。

CAT Protocol概述

基于底层的OP_CAT支持,CAT Protocol应运而生。目前已经实际运行的是CAT20协议,某交易平台上也新增了相应的操作面板。

CAT20在名称上与ERC20类似,实际上两者在功能上也有诸多相似之处。相比成熟的ERC20,CAT20是如何实现类似的代币生命周期的呢?

部署过程

在部署CAT20代币时,用户需要指定钱包地址和代币基本信息。这些信息与ERC20相似,包括名称、符号等。不同之处在于,CAT20允许设置预挖量和单次铸造上限。

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。该交易的hashId作为代币的唯一标识。

2. Reveal阶段:包含两个输入,对应commit阶段的前两个输出。这笔交易会输出一个OP_RETURN,保存CAT20初始状态的哈希值,以及一个Minter,用于后续铸造过程中维护状态变化。

这种两步式的部署方法在区块链项目中较为常见,可以在reveal阶段才揭示项目的某些数据。

铸造机制

CAT20的铸造过程有以下特点:

• 输入为一个minter,最初由部署阶段生成。
• 每次铸造仅有一个minter作为输入,可有多个minter作为输出。
• 每次铸造生成一个token。
• 输出顺序固定,minter后必须是token。

铸造过程中,minter的数量变化会影响整个网络的运作。如果每次只输出一个minter,可能导致铸造过程拥挤。而输出过多minter则会增加交易成本。在V2版本中,默认生成两个状态相近的minter,以平衡这一问题。

交易构建

CAT20的交易构建机制颇具特色。在reveal阶段,通过巧妙修改脚本逻辑,使用者可以控制看似不同地址的UTXO。而在minter阶段,所有人都能使用这些UTXO作为输入,这可能是借助了OP_CAT提供的智能合约能力。

状态管理

CAT20在交易中维护状态信息,存储于OP_RETURN和智能合约(Minter和Token)中。OP_RETURN保存当前交易输出状态的哈希值,而合约中存储剩余的铸造次数。每次铸造后,新生成的Minter的铸造数量为剩余可铸造数量的一半。

值得注意的是,CAT20代币并不直接存储在用户地址的UTXO上,这一点与BRC20或铭文有所不同。

转账和销毁

转账时,交易的输入和输出token数量需保持一致。同一笔交易可包含多个不同token,只需各自的输入输出数量平衡即可。

要销毁token,只需将其转到普通地址即可完成。

总结

CAT20的设计让用户拥有极大的操作灵活性,这也要求合约部分需要严格的校验逻辑。这种设计带来了一些优势:

1. 查询token持有情况只需检查token的UTXO,无需向上追溯。
2. 通过搜索OP_RETURN中含"cat"的交易,可轻松查看当前铸造情况。

CAT20的出现为比特币生态带来了新的可能性,展示了在传统区块链上实现智能合约功能的创新方法。随着更多开发者和用户参与,我们有望看到更多基于这一协议的有趣应用。