Das Bitcoin UTXO-Modell treibt ein einzigartiges Ökosystem an

Die jüngsten Innovationen von Bitcoin wie Inschriften und Runen rücken allmählich in den Mittelpunkt der Aufmerksamkeit der Kryptoindustrie. Dies liegt daran, dass sie das unterschiedliche Anwendungspotenzial von UTXOs (Unspent Transaction Output) durch das Ordinals-Protokoll, Nervos CKB und andere demonstriert haben. Sie folgen einem Bitcoin-UTXO-Modell, das entstand, als der Branchenwettbewerb intensiver wurde und die Technologie weiterentwickelt wurde, wodurch Anwendungen auf dem Bitcoin-Netzwerk erstellt werden konnten und die Sicherheit auf natürliche Weise mit seiner Hauptkette geteilt wurde.

Bitcoin UTXO-Modell

Mit diesem Modell ist die Zirkulation jedes Satoshi (Sats, d. h. die kleinste Einheit von Bitcoin) eines BTC nachvollziehbar und nicht fungibel (vielleicht die früheste Form von NFT). Es bildete die Grundlage für die Entwicklung des Ordinals-Protokolls und des BRC-20-Ökosystems, in dessen Rahmen der Bitcoin-Entwickler Casey Rodarmor im Dezember 2022 eine Open-Source-Software namens ORD auf einem Bitcoin Core-Vollknoten veröffentlichte. Die Software ermöglicht es Benutzern, beliebige Informationen, wie z. B. eine Textzeichenfolge oder ein Bild, in die Bitcoin-Blockchain einzugeben und diese hochgeladenen Informationen dann an einen bestimmten Satoshi zu binden. Dies schuf letztendlich die Möglichkeit, einen Satoshi mit Informationen zu speichern, auch bekannt als Bitcoin NFT.

Das Ordinals-Protokoll besteht aus zwei Teilen: Ordinals und Inscription. Ordinals serialisiert Satoshis (1 BTC = 100.000.000 Sats) und ermöglicht die Verfolgung und Übertragung einzelner Satoshis. Nach der Nummerierung kann der Inhalt in den „Segregated Witness (SegWit)-Bereich“ der Transaktion geschrieben und dem ersten Satoshi der Transaktionsausgabe zugewiesen werden. Inscription ist der in Sats gespeicherte Inhalt, der Bilder, Text, Audio/Video oder sogar Codes sein kann, sofern sie die 4-MB-Grenze eines Bitcoin-Blocks nicht überschreiten.

Das Ordinals-Protokoll kann nicht nur zur Ausgabe von NFTs, sondern auch von Token verwendet werden. Dies ist die Entwicklung neuer Asset-Protokolle wie BRC-20 und Anwendungen wie Runes. BRC-20 entstand aus einem Community-Experiment nach einem Twitter (X)-Benutzer, Domodata, der glaubt, dass das Ordinals-Protokoll nicht nur zur Ausgabe von NFTs, sondern auch von Token verwendet werden kann, wenn Inschriften im JSON-Datenformat angehängt werden. Er veröffentlichte auf GitBook einen „interessanten und experimentellen Standard“ namens BRC-20, der auf dem Ordinals-Protokoll basiert, und zeigte, dass der Standard es ermöglicht, Inschriften im JSON-Datenformat festzulegen, um Mint bereitzustellen und Token zu übertragen. Transaktionen auf der Bitcoin-Blockchain haben seit dem Aufkommen von BRC-20 einen erheblichen Anteil ausgemacht.

Der BRC-20-Standard hat die Entwicklung von Inscriptions rasch vorangetrieben, da das Potenzial von Bitcoin-Blöcken und UTXO bisher kaum eingehend erforscht wurde. Dies ist ein interessantes Experiment auf Basis von Bitcoin UTXO, das von der Community und den Benutzern gut angenommen wurde.

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UTXO-Potenzial weckt Erwartungen an das Bitcoin L2-Ökosystem

Da viele aktive On-Chain-Transaktionen verzeichnet wurden, wurde im Jahr 2023 der Grundstein für die Nutzung des Potenzials des UTXO-Modells zum Erstellen von Anwendungen gelegt. Das Modell hat seitdem erhöhte Erwartungen auf dem Markt geweckt und baut weiterhin ein ökologisches Modell auf, das sich von Ethereums Layer 2 (L2) unterscheidet, das vom Markt ebenfalls mit Spannung erwartet wird.

Vom ERC20-Standard, der zu Initial Coin Offerings (ICOs) führte, über die Entwicklung von Automated Market Makers (AMMs), die DeFi belebten, bis hin zur Entstehung von NFTs und dem Metaverse ist das Ökosystem von Ethereum durch viele Wendungen allmählich reicher geworden. Während sich Ethereums L2 in den letzten Jahren rasant entwickelt hat und die Gesamtkontrolle der On-Chain-Gasgebühren von Ethereum inmitten eines florierenden Ökosystems erreicht wurde, hat das entstehende Bitcoin-L2-Ökosystem begonnen, erhebliche Marktaufmerksamkeit zu erregen, insbesondere im Zusammenhang mit den starken Markterwartungen für UTXO-Potenziale.

Bitcoin verfügt möglicherweise nicht über die Smart-Contract-Funktionen von Ethereum, aber das UTXO-Modell, das jeden Satoshi von Bitcoin unterscheiden kann, verspricht ein anderes Ökosystem als das von Ethereum. Es unterscheidet sich auch insofern, als die von Bitcoin-Transaktionen erstellten Ausgaben nicht einfach öffentliche Schlüsseladressen, sondern Skripte sind. Das heißt, die BTC in einem UTXO werden nicht als Guthaben auf dem Konto einer Person aufgezeichnet – jeder Transaktionsinitiator erstellt über ein Skript eine Sperre für diese BTCs, und nur der Eigentümer hat den Schlüssel. Ein wesentlicher Vorteil dieses Ansatzes besteht darin, dass alle Übertragungstransaktionen aus der Perspektive der BTC-Zirkulation betrachtet werden können und verschiedene UTXOs parallele Transaktionen durchlaufen können, da UTXOs streng voneinander unterschieden sind. Da jeder Satoshi bei jeder Übertragung gestempelt wird, zeichnet der UTXO-Mechanismus den Übertragungsverlauf aller Teile von BTC vollständig auf.

Die Erwartungen wurden durch das Taproot-Upgrade noch verstärkt, das als bedeutendstes Upgrade seit der Aktivierung von Segregated Witness (SegWit) darauf abzielt, die Privatsphäre und Effizienz des Bitcoin-Netzwerks zu verbessern. Die bemerkenswerteste Änderung von Taproot besteht darin, dass mehrere komplexe Signaturen (wie Multisig-Wallets) gemeinsam und nicht einzeln aggregiert und verifiziert werden können. Die aggregierten Signaturen machen das Netzwerk schneller, kosten weniger und sparen Blockspeicher. Taproot bietet eine neue Möglichkeit, Bitcoin-Transaktionen auszuführen, indem es die Privatsphäre und Flexibilität der Benutzer verbessert und die Skalierbarkeit von Bitcoin erheblich verbessert.

UTXO-basiertes BTC L2 soll ein neues Ökosystem schaffen

Das Aufkommen des Ordinalprotokolls, der Inschriften und Runen hat das Bitcoin-Ökosystem weiter verbessert. Am 6. Mai überstieg der Gesamtwert (TVL) des Ethereum-Ökosystems 96 Milliarden US-Dollar, während das Bitcoin-Ökosystem seinen TVL im vergangenen Jahr um 1,2 Milliarden US-Dollar steigern konnte. Zweifellos befindet sich die Entwicklung des Bitcoin-Ökosystems im Vergleich zu Ethereum noch in einem frühen Stadium.

Ohne die Smart-Contract-Funktionen von Ethereum verfolgt Bitcoin verschiedene technische Wege, um neue Möglichkeiten für UTXO zu erkunden. Eine davon sind Bitcoins L2-Netzwerke, die State Channels (wie das Lightning Network), Sidechains, Rollups usw. verwenden und sich hauptsächlich auf L2 verlassen, um die Smart-Contract-Funktionen zu erweitern. Da die Hauptkette von Bitcoin in solchen Fällen als eine Art Sidechain kettenübergreifend mit einem L2 überbrückt werden müsste, um Konsens und gemeinsame Sicherheit zu erreichen, ist die Interaktion mit dem UTXO-Modell von Bitcoin ein unvermeidlicher Schritt.

Natürlich werden auch Asset-Protokolle für fungible Token (FT) eine neue Richtung einschlagen. Am 20. April 2024 um 8:09 Uhr schloss BTC seine vierte Halbierung auf Blockhöhe 840000 ab, wodurch die Mining-Belohnung für jeden Block von 6,25 BTC auf 3,125 BTC reduziert wurde. Gleichzeitig wurden Bitcoin Runes offiziell auf Blockhöhe 840000 eingeführt. Runen sind eine Verbesserung gegenüber Inschriften und ermöglichen eine flexiblere und direktere Bereitstellung von Assets innerhalb von Bitcoin UTXO, ähnlich einer Ätztechnik, wie sie durch den chinesischen Begriff „Runen“ ausgedrückt wird. Das Runenprotokoll stellt die direkt aufgezeichneten Informationen von Token-Assets auf der Bitcoin-Kette bereit: geschrieben in das OP-RETURN-Feld von Bitcoin UTXO.

Die Einführung von Runes führte sofort zu einem rasanten Anstieg der On-Chain-Gebühren für Bitcoin. Seit der Einführung am 20. April machten die durch Runes-Aktivitäten an diesem Tag generierten On-Chain-Gebühren 70,1 % der gesamten Bitcoin-On-Chain-Gebühren aus, was einen klaren Unterschied zu herkömmlichen Bitcoin-Überweisungen darstellt, die zuvor die Hauptquelle waren. Für Block 840000 betrugen die generierten Gebühren 37,626 BTC, mehr als das Zehnfache der Mining-Belohnung (3,125 BTC). Dies war auf dem Markt sehr gefragt.

Runes hat weitere Verbesserungen in Design, Ausgabe und Kompatibilität vorgenommen, die Kompatibilität mit fungiblen Token vorbereitet und die Schnittstelle zu Bridges und DeFi-Anwendungen hergestellt.

Die Evolution von UTXO: Nervos (CKB)-Zellmodell

Trotz der Erwartungen, die Ökosystemanwendungen an das UTXO-Modell stellen, und des einzigartigen Entwicklungspotenzials des Bitcoin-L2-Ökosystems bleibt es eine Herausforderung, dass Bitcoin nicht das bekannte Kontomodell zur Darstellung des Flusses von Bitcoin-Transaktionen verwendet.

Ein typisches Szenario ist, wenn ein Benutzer 100 BTC von einem anderen Benutzer erhält, um ein 100 BTC UTXO zu bilden. Das ist, als würde man die 100 BTC in eine Box mit einem Schlüssel legen und verschließen, den nur der private Schlüssel des Benutzers öffnen kann. In Wirklichkeit können diese 100 BTC aus anderen verschlossenen UTXO-Boxen bestehen (z. B. vier 25 BTC UTXO-Boxen oder andere Kombinationen). Wenn das der Fall ist, führt jede Operation zu einem nicht ausgegebenen Bitcoin-Output (UTXO), da nur der „enthaltene“ Wert seiner BTC gespeichert werden kann und nicht mehr Daten gespeichert oder skalierbarer sein kann. Dies ist anders als beim Kontomodell, das einfach den Stand des Guthabens aktualisiert.

Nervos CKB übernimmt die UTXO-Architektur von Bitcoin und hat das Cell-Modell entwickelt – ein verallgemeinertes UTXO-Modell zur Zustandsspeicherung, das die Einfachheit und Konsistenz von UTXO beibehält. Mit CKB werden alle Zustände in Zellen gespeichert, während Berechnungen außerhalb der Kette durchgeführt werden und Knoten Transaktionen verifizieren und on-chain veröffentlichen. Inspiriert vom Bitcoin-UTXO-Modell definiert das Cell-Modell das Verhalten jeder Zelle innerhalb von Nervos CKB und den Prozess der Aktualisierung der darin enthaltenen Daten.

Wie Bitcoin UTXO ist eine Zelle nach ihrer Bildung unveränderlich: Sobald Zellen zur Kette hinzugefügt wurden, können keine Änderungen mehr vorgenommen werden. Das Aktualisieren der Daten innerhalb einer Zelle erfordert einen Prozess namens „Ausgeben“ – ähnlich wie Bitcoin UTXO-Übertragungen durch „Ausgeben“ implementiert werden. Dabei werden die aktualisierten Daten verwendet, um eine neue Zelle zu erstellen und diese dann zur Kette hinzuzufügen – ähnlich wie bei der Bildung eines neuen Bitcoin UTXO (für die ausgegebene Ausgabe). Ebenso kann jede Zelle nur einmal ausgegeben werden.

Im Gegensatz zu Bitcoins UTXO kann eine Zelle verschiedene Datentypen enthalten, wie CKBytes, Token, JavaScript-Code oder JSON-Strings, was die Fähigkeiten von Zellen erweitert und damit das Potenzial von UTXO steigert – zum Beispiel durch die Ermöglichung von Smart Contracts (auch kundenspezifische, wie die Ausgabe von NFTs, die Begrenzung der Token-Versorgung und das Festlegen von Bedingungen zur Erfüllung individueller Anforderungen). Anders ausgedrückt: Eine Zelle ist wie ein intelligenterer UTXO. Das heißt, wenn Bitcoins UTXO eine Box ist, die ein Papierbuch enthält, dann ist eine Zelle so, als würde man das Papierbuch durch eine Excel-Tabelle ersetzen.

Es ist wichtig zu beachten, dass das Cell-Modell die Berechnung und Überprüfung der Smart-Contract-Ausführung trennt. Die Berechnung erfolgt außerhalb der Kette und generiert neue Daten, die dann von Netzwerkknoten in der Kette überprüft werden. Im Cell-Modell erfolgt die Ausführung von Smart Contracts parallel, d. h. jede Transaktion wird unabhängig in ihrer virtuellen Maschine ausgeführt, wobei mehrere virtuelle Maschinen gleichzeitig ausgeführt werden. Transaktionen im Cell-Modell sind äußerst flexibel und effizient, sodass mehrere Smart-Contract-Operationen in einer einzigen Transaktion zusammengefasst werden können, wodurch Transaktions- und Verarbeitungsgebühren minimiert werden.

Quelle:

Das oben erwähnte Off-Chain-Berechnungs- und On-Chain-Konsensmodell ist recht beliebt, wie beispielsweise das RGB-Protokoll in BTC-Erweiterungsprotokollen, das Off-Chain-Berechnungen beinhaltet und die Konsenstransaktionsergebnisse an die Bitcoin-Kette übermittelt. Dieses Protokoll ähnelt im Wesentlichen dem Lightning Network. Auf dieser Grundlage wurde das RGB++-Protokoll entwickelt, das Einmalsiegel und clientseitige Verifizierungstechnologie (CSV) verwendet, um Statusänderungen und Transaktionsverifizierungen zu verwalten. Es bildet Bitcoin-UTXOs isomorph auf Nervos CKB-Zellen ab und verwendet die Skriptbeschränkungen der CKB-Kette und der Bitcoin-Kette, um die Richtigkeit von Statusberechnungen und die Gültigkeit von Eigentümeränderungen zu überprüfen – dies profitiert von der nahtlosen Integration der UTXO-Funktionen zwischen Bitcoin und Nervos CKB. RGB++ implementiert nicht nur eine verbesserte clientseitige Validierung, Transaktionsfaltung und einen gemeinsamen Status über Verträge hinweg, sondern führt auch Turing-vollständige Skalierbarkeit und Leistungserweiterungen für Smart Contracts für Bitcoin ein, ohne dass kettenübergreifende Transaktionen erforderlich sind und ohne die Sicherheit zu beeinträchtigen.

Fördert die Einzigartigkeit von UTXO ein einzigartiges Bitcoin-Ökosystem?

Es gab eine Zeit, in der es zwischen Bitcoin UTXO und Ethereum ERC20 einen Unterschied zwischen klassisch und modern zu geben schien. Das ändert sich, da Ordinals und Runes die Bereitstellung von Assets auf Basis von UTXO ermöglichen und Nervos CKBs Upgrade von UTXO die Rechenleistung weiter freisetzt, obwohl sie sich noch in einem frühen Stadium befinden. Diese Entwicklungen deuten auf die einzigartigen potenziellen Anwendungen von UTXO hin, die interessanter erscheinen und zu einer neuen Erwartung in der Branche geworden sind.

UTXO ist sowohl die Wurzel der Sicherheit und Zuverlässigkeit von Bitcoin (Anti-Double-Spending, Rückverfolgbarkeit usw.) als auch aufgrund von Skalierbarkeitsproblemen begrenzt es die Entwicklung des Bitcoin-Ökosystems, das noch immer nicht in der Lage ist, die reichhaltigen Ökosystemszenarien von Ethereums DeFi, NFT und Metaverse zu erreichen. Seine Einzigartigkeit dürfte jedoch ein neues Ökosystem fördern, wenn man bedenkt, dass die jüngsten Innovationen von Bitcoin erhebliche Aufmerksamkeit auf dem Markt erhalten haben, was ein deutlicher Indikator für das Marktvertrauen in das Potenzial von UTXO ist. Angesichts des schwankenden Hypes nach dem Aufkommen von Runen und Ordinalzahlen glauben wir, dass die Eigenschaften von UTXO das Potenzial haben, ein anderes Ökosystemparadigma zu inspirieren, und wir freuen uns auf die baldige Entstehung eines solchen „atemberaubenden“ Paradigmas.