作者：Beosin / 來源：https://medium.com/@Beosin_com/what-is-stacks-and-what-chall
自 2023 年 2 月推出序數協議以來，BTC NFT 的鑄造和 BRC-20 代幣的 FOMO 導致了高度活躍的 BTC 網絡。結果是網絡費用激增和網絡擁塞。此外，BTC網絡不支持智能合約的事實限制了更復雜的業務服務的發展。市場開始關注BTClayer2和dapps，希望從BTC的生態增長中獲益。
在本文中，我們將分析Stacks，一個BTC第2層網絡。我們將討論它的架構設計、生態系統以及它可能面臨的挑戰。
1.什么是Stacks？
Stacks由Muneeb Ali根據他的博士論文創立，該論文精心介紹了圍繞BTC構建的互聯網框架。早期，該項目被稱為Blockstack，并于2020年正式更名為Stacks。它將自己定義為BTC的智能合約層。
1）架構設計：
Stacks在自己的區塊鏈上執行用Clarity編寫的智能合約，并在BTC網絡上完成交易。兩條鏈通過轉賬證明機制進行交互（詳情在共識機制中介紹），從而利用BTC網絡的安全性來保證Stacks網絡的安全性。
來源: Beosin
由于 Stack 的交易數據需要 BTC 網絡確認，而 BTC 網絡大約每 10 分鐘生成一個新區塊，那么 Stacks 如何自我擴展并加速？
首先，Stacks設計了一種特殊的機制，允許在Stacks網絡上生成多個稱為微區塊流的小區塊，讓負責確認當前Stacks區塊的礦工充分利用BTC網絡的時間間隔生成兩個區塊來處理更多的交易。當BTC確認當前區塊時，這些微區塊也將最終確定，下一個Stacks區塊將鏈接到當前最后一個微區塊。如下圖所示：
來源：Dystopia Labs, Beosin
Stacks設置確認微區塊的礦工將獲得這些微區塊費用的60%，生成這些微區塊的節點將獲得40%的費用，以鼓勵礦工驗證微區塊，避免濫用微區塊。
其次，Stacks推出了Hiro HyperChains，可以看作是Stacks的第2層，為開發者提供了一個高性能的區塊鏈開發平臺，以滿足低延遲、高TPS的應用場景。其他類型的子網也可以構建在堆棧上，以滿足各種需求。這些子網將首先在堆棧網絡上確認交易，然后在BTC網絡上確認最終狀態。
2）共識機制：轉移證明（PoX）
堆棧使用稱為轉移證明（PoX）的共識機制。PoX是兩個區塊鏈之間的共識算法，可以看作是工作證明的燃燒證明。與PoW一樣，PoX要求礦工花費現有資源（BTC）來競爭創建下一個Stacks區塊的機會;與PoB類似，PoX要求礦工“燃燒”BTC以獲得STX代幣獎勵。
PoX 的一個特點是礦工花費的比特幣不會被燒毀，而是轉移到鎖定 STX 代幣的 STX 代幣持有者手中，這稱為堆疊。通過PoX機制，礦工花費BTC爭奪在Stacks上生產區塊的權利，并獲得STX代幣獎勵和區塊交易費用;STX持有者通過鎖定STX代幣獲得BTC獎勵，目前的APY約為9%。
來源: Proof of Transfer | Stacks Docs
Stacks 網絡將使用可驗證隨機函數（VRF）來隨機選擇區塊生產者（花費的BTC越多，被選中的概率就越大）。當礦工獲得生產下一個堆棧區塊的權利時，他們將開始打包新的堆棧區塊。每個堆棧塊包含一個指向前一個堆棧塊的哈希指針和一個指向相應BTC塊的哈希指針，從而連接堆棧網絡和BTC網絡。
2.Stacks的下一個重要中本聰升級會發生什么？
中本聰是堆棧的下一個重要升級，預計將于2023年第四季度完成。升級將改進Clarity語言，引入子網和sBTC。此次升級將為BTC生態系統的下一次爆發提供全面的基礎條件。
1）子網：
堆棧將引入支持其他編程語言和執行環境的子網，例如 EVM 子網。這將使以太坊上的項目更容易遷移到堆棧，允許堆棧捕獲EVM鏈的流動性。同時，這些智能合約可以使用比特幣作為自己的資產，最終在比特幣網絡上結算。
子網是 Stack 的擴展解決方案，它通過犧牲某些去中心化來提高網絡性能。子網可以選擇網絡帶寬高的礦工節點或屬于子網白名單的礦工節點來處理子網交易，保證高性能。
2）sBTC：
sBTC是Stacks在中本聰升級中推出的去中心化BTC錨定解決方案。sBTC的引入將解決如何在BTClayer2網絡中使用BTC的問題。Stacks和Stacks子網上的智能合約可以使用sBTC開展各種DeFi業務，例如借貸，交換和鑄造穩定幣，增加BTC生態系統的TVL。
目前，市場上有很多種BTC錨定資產，例如將BTC引入以太坊的Wrapped BTC（wBTC），RenBTC和tBTC，以及將BTC引入BTClayer2，RSK網絡的RBTC。錨定原理大致相同：首先在BTC網絡上鎖定BTC，然后在目標網絡上鑄造相同數量的錨定BTC;銷毀目標網絡上錨定的BTC，然后解鎖BTC網絡上相同數量的BTC。關鍵在于鎖定BTC的中心化程度。
例如，wBTC是由加密貨幣托管服務提供商持有的用戶鎖定的BTC，中心化的風險相對較高。3AC和阿拉米達之前是wBTC的合作經銷商，他們的崩潰導致一些用戶無法順利地將wBTC兌換回BTC。RBTC使用BTC網絡的多重簽名地址來鎖定BTC，并使用Powpeg機制來確保鎖定BTC的信息正確傳遞到RSK網絡，降低中心化的風險。
sBTC使用閾值簽名錢包管理BTC網絡中鎖定的BTC，并通過Stacks網絡中的智能合約鑄造sBTC，從而實現非托管和去中心化的BTC錨定。要執行掛鉤操作以解鎖BTC，必須獲得有效的簽名：至少70%的堆疊者（鎖定STX代幣并在PoX中獲得BTC獎勵的用戶）簽名權力。這大大降低了資產托管的集中化風險。
來源：白皮書 | sBTC: A Decentralized Two-way Peg for Bitcoin
3.Stacks的優點
1）生態優勢：
Stacks 是目前最活躍的 BTC Layer2 網絡。 Ordinals協議推出后，市場對BTC NFT的興趣逐漸增加，Stacks上的NFT活動也變得活躍。據 Muneeb Ali 稱，Stacks 網絡已鑄造了價值超過 65 萬美元的 NFT。
此外，Stacks旗下的DeFi項目Alex的TVL今年上半年增長了500%，目前TVL已達到2461萬美元。 Alex是Stacks領先的Dex，產品非常齊全，提供掉期、借貸、ido、永續合約等服務。隨著Stacks的升級和BTC生態的成長，Alex仍然有很大的潛力。
基于 Stacks 構建的 Arkadiko 與 MakerDAO 類似，專注于鑄造去中心化穩定幣 USDA，以提高 Stacks 網絡的資產流動性。雖然該協議還沒有爆發，但我們可以期待 sBTC 引入 Stacks 網絡后的表現。
來源: https://twitter.com/muneeb/status/1456007656305479684
2）CityCoin：
CityCoin是一種建立在Stacks上的協議，允許社區通過花費STX代幣來獲得Citycoin的獎勵，從而為城市的國庫做出貢獻。參與者花費STX代幣成為挖掘Citycoin的“礦工”。30%的STX代幣將存儲在城市國庫中，其余70%將作為CityCoin Stackers獎勵。如果你了解上面的PoX機制，Citycoin的激勵設計幾乎是一樣的。
來源: Mining CityCoins — CityCoins
邁阿密是第一個加入該項目的城市，推出了邁阿密幣（MIA）。邁阿密市金庫錢包的總價值超過2000萬美元，約占邁阿密公共預算的2%，將用于回饋當地社區。紐約隨后加入了該倡議，推出了NYCCoin。這使得更多的人能夠訪問數字資產和錢包，為該地區的公共服務籌集資金，也有助于建立Stacks品牌。
4.Stacks可能的挑戰
1）PoX的風險：
PoX要求BTC礦工花費BTC參加Stacks區塊競賽，從而獲得STX代幣獎勵。目前BTC礦工之間的競爭規模較小，收入巨大（1000 STX/區塊，獎勵每4年減半，最后減少到125 STX/區塊），礦工們參與Stacks競爭的動力很大。從下圖的數據可以看出，參加7278場比賽的礦工花費了約3.56 BTC，獲得了1，337，000個STX代幣（目前約為29.4 BTC）
數據來源: Onstacks | Onchain explorer on Stacks
2）PoX 合約的漏洞：
2023 年 4 月 19 日，Stacks 發現其 pox-2 合約中的堆棧增加函數存在漏洞，導致 bc1qpyjutel6d4gj50dscphjrqcp29ljtfjel7ccap 地址獲得的 BTC 獎勵比理論上計算的要多。
這種計算錯誤是因為 stacks-raise 函數將數據庫修改等操作與確定狀態更改的邏輯混合在一起，然后使用獎勵周期總堆疊作為全局變量，通過連續迭代來保持狀態。目前，Stacks 團隊暫時將 Stacks 切換到 PoB 共識，然后用 pox-3 合約替換 pox-2。社區中的一些開發人員呼吁將Clarity改進為一種功能化的，面向表達式的開發語言，以促進靜態分析和形式驗證，以避免將來此類漏洞在主網上再次出現。
5.總結
Stacks無疑是BTC layer2網絡的主導項目，具有生態系統的可持續發展和優質的品牌效應，即將進行重要升級：可靠和無需信任的BTC橋，sBTC，子網和Clarity語言的改進。但與此同時，PoX 機制的復雜性也給 Stacks 團隊帶來了一些困難，后續子網的引入會增加整個網絡的復雜性。如何保證堆棧網絡正常運行，順利完成中本聰升級，是堆棧團隊需要努力解決的挑戰。