简析 Bitwork、ARC-20、Dmint、RNS、AVM5 大要素
作者：Howe
编译：Faust，极客 web3
封面：Atomicals
导语：在 2024 年 3 月 9 号这一天，BRC-20 这一实验性的资产协议迎来了一周年生日。在这短短一年中，人们见证了 Ordinals 协议的诞生，以及 BRC-20 协议的发布，此后的铭文之夏和新兴协议的持续迸发，让宛若一片荒漠的 BTC 生态迎来了蓬勃生机。
从技术角度看，目前 BTC 生态中的资产发行方案，可以划分为 UTXO 绑定型和非 UTXO绑定型两大派系，其主要区别在于，铭文资产的数据是否直接与比特币链上的 UTXO 相关联。按照这种区分方式，BRC-20 属于非 UTXO 绑定型资产，而 Atomicals 协议下辖的 ARC-20，则开创了 UTXO 绑定型资产的先河。
本文将主要从 Atomicals 协议带来的新兴理念和技术，及整个 Atomicals 生态的发展方向两大层面，来客观剖析 Atomicals 协议的历史、现状与未来发展。通过本文，读者将更容易理解，为何我们将 Atomicals 协议称之为 “自成一派的 BTC 生态革命”。
正文：Atomicals 协议的诞生颇有戏剧性，创始人 Arthur 在 Ordinals 协议刚发布时，想在它之上开发一个 DID 项目，但在开发过程中，他发现 Ordinals 协议有很多局限性，不利于支持他想实现的一些特性。
于是，2023 年 5 月 29 日，Arthur 在推特上发布了第一条关于 Atomicals 协议构思的推文，经过几个月的开发后，Atomicals 协议于 2023 年 9 月 17 日上线。
后来，Atomicals 协议衍生出 Dmint、Bitwork、ARC-20、RNS 等四大概念，未来还将推出 AVM 和拆分方案。在下文中，我们将针对这些典型的产品创新展开原理解读，帮大家更快的理解 Atomicals 的创新所在。
Bitwork：非排他的 PoW
Atomicals 协议把 PoW 加入到了代币铸造过程，这个环节被称为 Bitwork，道理类似于比特币挖矿，是为了限流和反女巫而设置的。
我们先看下比特币挖矿的原理：挖矿者在本地不断的向一个给定算法，提供不同的输入值，尝试让输出值符合比特币协议的要求。矿工可能因为撞大运，得到了符合条件的结果，此时所对应的输出值和输入值，就作为 “投名状”，写进区块里，当做获取挖矿奖励的筹码。接下来，只要这个新区块被网络中绝大多数节点认可，挖矿者就可以获取 BTC 奖励。
在 Atomicals 协议的方案中，你需要执行类似的流程，得到符合限制条件的输入输出参数，才有资格铸造出代币。同样与比特币类似的是，Atomicals 也可以动态的调节挖矿难度，比如说，协议可以事先规定：
想获取奖励的矿工要找到一组参数，该参数被输入给定的算法后，输出值满足如下条件：前 4 位数字均为 6，第 5 位数字大于 10（16 进制），此时的限制条件相对比较宽松。但 Atomicals 协议可以周期性的变更限制条件，比如要求输出值前 5 位均为 6，这样就收紧了限制条件，加大了矿工的挖矿难度。
Bitwork和比特币挖矿之间存在本质上的不同：比特币挖矿是排他的，Bitwork 挖矿是非排他的。比如，假设比特币网络里出现了第 99 号和 100 号区块后，不同的矿池针对第 101 个区块的记账权展开竞争，最终只有一个矿池给出的 101 号区块会被比特币网络认可，其他矿池提交的区块会 “无效化”，这便是比特币挖矿的排他性所在。
很显然，残酷的排他性竞争不利于个体矿工的生存，很多小矿工最终会把矿机贡献给大矿池，由后者作为一个聚拢大量算力的 “整体”，与其他矿池展开竞争，毫无疑问这会让比特币网络内的算力呈现出高度集中化的倾向，这一点甚至在以太坊白皮书中都有明确提及。
与比特币挖矿截然不同，Bitwork 协议下的 ARC-20 挖矿是非排他的，也就是说，不同矿工之间并不存在严格的竞争关系，只要当前 Atomicals 资产铸造量没有超过规定好的总量，矿工通过 Bitwork 机制给出的挖矿结果（代币铸造声明），最终都会被纳入协议的历史记录中。
让我们想象以下场景：假设有一种 ARC-20 资产遵循 Bitwork 协议的资产开始发行，允许用户以挖矿的形式进行铸造，有人给的 gas 比较低，但参与资产铸造的人很多，gas 费立即暴涨，之前给出低 gas 的铸造请求会一直卡着，无法上链。但只要这个 ARC-20 资产没被打完，那么等 gas 费降下来后，这笔 mint 请求仍会被认可，并触发铸造行为。
一句话解释下来就是：Bitwork 只看资产的剩余可铸造量，不看铸造请求的先后次序，而比特币挖矿协议下，晚提交区块的矿工，十有八九被其他矿工淘汰掉。
毫无疑问的是，Atomicals 降低了矿工/资产铸造者的参与门槛，传统的 PoW 公链受制于巨大的挖矿难度，出块权基本被几大矿池垄断，个体矿工只有极低概率能成功挖矿，而 Bitwork 的改进措施极大程度削弱了中心化矿池的地位，更利于个体矿工的参与，资产分发更具公平性。
考虑到 PoW 本身就是比 PoS 和 ID0 等方式更公平的资产分发方案，Atomicals 协议又进一步增加了资产分发的公平性，既有物力资源的价值注入，又有随机的运气成分存在（挖矿就是撞大运的过程）。这更进一步地助推了 “Fair Launch” 概念的发展。
ARC-20：更像染色币而非铭文
其实，对于 Atomicals 协议中包含的 ARC-20 概念，很多人对他存在误解，认为它也是一种铭文协议。但实际上，ARC-20 更接近于染色币，它将比特币的最小分割单位 sat 作为基本 “原子”，每个比特币 UTXO 对应的 Sats 数量，就代表其绑定的 ARC-20 资产数额，1 sat=1 Token。
在这里我们以一种名为 “TEST” 的 ARC-20 作为案例，解释下其运作原理。
首先，TEST 的代币发行方要确定以比特币的哪个区块作为 TEST 的 “创世区块”，把初始化信息记录在创世区块的某个比特币 UTXO 交易脚本中，这些初始化信息包括代币符号、总供应量等，这个过程实际上相当于染色，把已有的比特币 UTXO 中的 Sats，染色为与 ARC-20 相绑定的形式，这个比特币 UTXO 有多少 sats 余额，就相当于有多少 ARC-20 资产。
上述 TEST 代币发行者，可以利用 Taproot 锁定脚本的功能，设置一些限制条件，只有符合限制条件的人，才能从上述锁定脚本控制的比特币 Sats 中，转走一部分 Sats。前面我们提到，这些 Sats 都是染色过的，如果你从发行者锁定的 Sats 中拿取一部分，就相当于获取了等量的 TEST 代币。
上述资产铸造者在成功获取到 TEST 代币后，可以直接把这些 ARC-20 代币转移给别人，这个过程与比特币链上的正常转账几乎无区别，就是把手上的比特币 UTXO 分割，其中一份或几份转给别人，这些分割开的比特币 UTXO 各自对应多少 Sats 余额，就对应了多少 ARC-20 代币。
基于这个特性，ARC-20 代币的转账，不需要像 BRC-20 那样先铭刻 Transfer 指令相关的铭文信息，节省了转账成本，也减小了在 BTC 网络上产生的额外数据尺寸。
归纳一下，ARC-20 资产主要有部署、铸造、转账三种操作：
- 部署 ARC-20 时，资产发行方需要设置代币名称、总量、难度设置、创世区块等信息，并且配置相应的 Taproot 锁定脚本。
- 用户在铸造 ARC-20 时，将 Claim 信息（铸造代币需要提交的数据）写入前述 UTXO 的锁定脚本中，然后再取出相应的 ARC-20 资产（染过色的 sats）。
- 之后转移 ARC-20 时，用户无需再向 BTC 存入任何数据，仅需将前述 UXTO 转让给其他人，接收者只要对该比特币 UTXO 溯源，就可以确认它和 ARC-20 资产相关联。
与 RGB 协议主打的 “一次性密封” 比较类似，ARC-20 交易的安全性完全由 BTC 主网保证，任何人在追踪历史交易记录、计算当前的 ARC-20 资产余额时，不需要额外从链下存储模块中读取数据，只需要查验那些和 ARC-20 染色相关的比特币 UTXO 即可，这是它与 BRC-20 协议最大的区别，后者往往对链下索引器及链下存储层有着很强的依赖。
对于 ARC-20 来说，我们只需要一个轻便的索引器（或者是钱包客户端），来帮助我们识别出比特币链上触发了哪些 ARC-20 资产的铸造和转账。
当然，一币一聪的设计存在不可忽视的缺陷，因为比特币主网有个为了防止 “粉尘攻击” 的限制条件，单次转账至少要一次性把 546 个 Sats 转移给被人，也就是说，你每次把染色后的比特币 Sats 转出去，至少要转走 546 个，这可能是大多数人无法接受的。另外，由于每个 ARC-20 代币都要绑定到一个 Sats 上，ARC-20 资产余额的最小拆分精度为 1，无法细分到更小的地步。
同时，我们注意到目前很多人对于 ARC-20 索引器与 BRC-20 索引器之间的区别仍很模糊，这里着重解释一下：
- ARC-20 索引器比 BRC-20 索引器更简洁轻便。我们可以将 BRC-20 当作一张纸质的支票，把 ARC-20 当作一枚硬质的硬币。BRC-20 的标准使得用户可以在这张支票中填写任意数量的 BRC-20 资产，这也是为什么 BRC-20 协议会采用 3 种不同的索引交易来保证 BRC-20 资产的准确性和安全性；而 ARC-20 无论怎么交易，它都像是在直接把现成的硬币转让出去，我们在计算 ARC-20 资产的余额时，会比计算 BRC-20 资产的余额容易很多，ARC-20 索引器的工作量会比 BRC-20 索引器少很多。
- ARC-20 交易索引在资产合并方面比 BRC-20 交易索引更方便。我们可以简单理解为：BRC-20 的资产合并是将 3 张 $1000 价值的支票，用新的一张支票写入 $3000 价值来代替，但原先的 3 张支票理论上要被销毁，但因为已被记录到链上，无法直接抹去，从而造成数据污染；很多时候从交易所提币总会遇到一些莫名其妙的铭文。
而 ARC-20 的资产合并，是将 3 枚硬币打包为一笔交易发送出去，很多时候从交易所提币总会遇到一些莫名其妙的铭文，但是 ARC-20 交易索引就不会污染 sats 的数据，因为他在工作流程上就不一样。
Dmint：NFT 发行的新方式
在 Atomicals 协议中，NFT 集合被称为 “容器”（Containers），采用一种叫 “Dmint” 的去中心化方式来发行。遵循 Dmint 协议的 NFT 发行，具体流程分为四个步骤：NFT 数据准备、配置容器、验证 NFT 项目、铸造 NFT。
对 NFT 项目方而言，工作重点可以集中在 NFT 发行前的准备工作，需要归集所有 NFT 的数据、配置 Dmint 数据等。同时，遵循 Dmint 协议的 NFT 发行方，会把全部的 NFT 数据汇总构建成一棵 Merkle Tree，这棵树的 Merkle root 会发布在链上，完整的 NFT 元数据则都保存在链下。
当 NFT 铸造者选定要铸造的 NFT 后，会获知其链下元数据，之后铸造者向外界出示 Merkle Proof，证明自己获知的 NFT 数据，的确与发行方最初构建的 Merkle Tree 相关联，也就是说存在于 NFT 发行方对外声明的 NFT 数据集中。
在铸造 NFT 的过程中，Atomicals 协议为项目的创始团队提供了高级选项，如设置 mint 支付规则、允许 NFT 铸造者铸造一些限量版的 NFT，这不仅需要通过前述 Bitwork 的方式来铸造，还必须向指定地址支付一些代币才能生效。
可以说，在结合了 Bitwork 之后，Dmint 为比特币链上的 NFT 引入了去中心化铸造机制，此时所有铸造者都需要通过 “挖矿” 的方式，以抽彩票的形式持续参与 NFT 铸造过程，脚本科学家靠着自动化代码发起泛洪交易的方式，很难行得通。
有了 Bitwork 和 Dmint 协议的结合，比特币生态内无论是同质化代币，还是非同质化代币，都有了 Fair Launch 的土壤。
通过 Dmint，Atomicals 协议加强了 NFT 的安全性与唯一性，提供灵活的管理选项，项目方能够在比特币区块链上自由控制其 NFT 集合。这不仅为创作者开辟了定制化选项，满足多样化的创意需求，也为数字资产的铸造、转移与更新提供了便捷的链上操作解决方案，极大地增强了静态和动态数字资产的灵活性。
此外，Dmint 引入的 Bitwork 挖矿机制，为所有人提供了平等的一次性铸造机会，从根本上消除了脚本自动化铸造的可能性，及与 gas 费相关的市场竞争。
RNS：域名的无限拓展
本文之前曾提到，Arthur 最初想在 Ordinals 生态上做 DID 项目，这个项目就是 RNS — Realm Name System，又称为领域（Realm）。
Realm 的名称以 加号+开头，并且至少有一个字母字符，例如+alice 和+agent007，它们都是有效的 DID 标识符。对比传统域名以及 ENS 来说，Realm 在保留去中心化的前提下，具有更高的可扩展性和灵活性。
现今的域名服务或 DID 项目具有很大局限，提供的域名大多用于指代单一对象（即网站/钱包地址等），用户无法对其进行更深层次地扩展。比如，Alice 拥有 Alice.com 域名，该域名的作用仅限于通过添加不同的前缀如 blog.Alice.com，来代表链接不同的网站或个人信息，无法对该域名不断向下扩展，如 Alice.com.blog.text 这种具备更多场景的域名形态。
这里我们将 Alice.com/blog/text 与 Alice.com.blog.text 这两个不同形态的域名进行更深入的比较。如 Alice.com/blog/text1 和 Alice.com/blog/text2 ，单指打开 Alice 房间里的博客日记的第一页/第二页；
而 Alice.com.blog.text1 和 Alice.com.blog.text2，可以对应两种理解方法：
1. 打开两个不同房间里两本不同的博客笔记
2. 打开 Alice 房间里的博客日记的不同两页。
我们可以发现传统的 “/” 模式，一开始就将操作空间限定的很狭窄，而 Realm 域名使用的子领域模式，则没有这种限制。
Realm 域名协议，允许任何用户在任何 Realm 域名下发行子域名 (SubRealm)，通过分层/分级的方式来管理域名生态，并将其代币化。具体规则如下：
- 任何一个 Realm 或 SubRealm 都可以发布 SubRealm
- 所有 SubRealm 都可以继承相同的特点，并基于 SubRealm 发布其 SubRealm
- 所有人都是他们拥有的 Realm 的注册者，不存在中心化的域名管理机构
理论上，SubRealm 的扩展次数是没有限制的，这使得 Realm 域名系统的想象空间及其巨大。举个例子，我们可以把顶级 Realm 域名当成贴吧社区，一级 SubRealm 可以是各种类型的帖子，而之后的二级 SubRealm 则是对应帖子下的回复……如此一来，Realm 域名系统可能带来一场域名应用的革命，它将赋能域名应用并带来更高的可扩展性。
AVM：潜在的一匹黑马
Atomicals 协议自出世以来，其野心不止于资产发行。经过半年左右的发展，符合 Atomicals 协议的资产已越来越多，这延伸出了新的问题——如何为资产提供更丰富的使用场景，以增强其流动性，并在功能性上进行更多拓展。
众所周知，比特币不支持图灵完备的编程语言，很难在其之上构建复杂的 DAPP。Arthur 受 BitVM 的思想启发，以及对 Atomicals 协议的发展顾虑，提出了 AVM 的想法，虽然 AVM 具体细节仍未公布，但市场对其预期很高。
根据 Arthur 的看法，AVM 主要是为了支持 Bitcoin 网络中复杂逻辑的实现，比如解决 ARC-20“一币一聪” 无法拆分等问题。此外，目前市面上的比特币扩容方案基本都存在各种问题，我们期待 AVM 的发布能为 BTC 生态带来更多活力。
据 Arthur 透露，乐观的情况下，可以在比特币减半前将 AVM 第一个 beta 版本发布出来，届时我们将会对其进行进一步的详细解读。
Atomicals 协议生态总结：机遇即将涌现
无论是 BRC-20 等铭文协议，还是 Atomicals 生态，在经历几波高潮后都陷入了冷静期。但我们发现，BTC 上的资产发行与以往在以太坊上的资产发行，有很大不同，这两个生态更多是去中心化和中心化的区别。
现有的 BTC 上的资产让 “Fair Launch” 的概念流行起来，Atomicals 协议通过 Bitwork、Dmint、无预挖、无分配的方式，增加了市场用户对项目资产的信任，减少了项目方对资产的直接操纵。某种程度来看，这其实就是中心化与去中心化的爱恨情仇。
中心化项目方在前期发展中效率更高，反应更灵敏，如果操纵得当就很容易成功；而去中心化项目因追求更高的公平性和分散化，在项目推动、市场营销等方面更需要社区的自发行动，前期发展可能阻力很大，但一旦挺过艰难期，很快就会把中心化项目甩在身后。
Atomicals 生态亦是如此，下图是当前已上线和正开发中的 Atomicals 生态项目。即使现在整个 BTC 资产市场较为冷清，Atomicals 协议的发展仍在早期，依然有不少项目选择积极接入 Atomicals 生态，这源于社区成员对于 Atomicals 生态的强大信心。
而这些强大信心的来源，一方面来自于 Ordinals 协议、BRC-20 协议所引出的 “Fair Launch” 热潮，另一方面来自这场野草丛生的去中心化实验所带来的美好愿景。
我们相信，随着之后 AVM 的发布，Atomicals 协议能够在 Bitcoin Layer1 上实现可编程性，发展出更多基于 AVM 的应用，为整个比特币生态书写崭新的篇章。
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