项目调研丨Stacks——拓展比特币智能合约和DAPP的新篇章
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一、摘要
二、项目介绍
三、项目架构
四、项目应用
五、团队背景
六、融资信息
七、发展成果
八、经济模型
九、优势与风险
一、摘要
本研究报告深入探讨了Stacks项目，这是一个创新的区块链技术，旨在通过其独特的共识机制Proof of Transfer（POX）将其自身与比特币链相链接，从而实现高度去中心化与可扩展性并且无需增加额外的环境影响。Stacks通过提供智能合约功能，使得比特币能够成为一个完全可编程的资产，进而可以为去中心化应用程序（dApps）提供更广泛的应用场景。
本报告详细介绍了Stacks的主要组成部分，包括其如何利用比特币的状态和安全性，以及其使用Clarity语言创建智能合约的特点和优势。此外，报告还将讨论Proof of Transfer（POX）共识机制的工作原理，以及它如何利用比特币的工作量证明机制。
二、项目介绍
Stacks是一个将自身与比特币区块链相链接的区块链项目。其目标是提供一个可以与比特币链共享安全性、并可在比特币链上结算交易的平台。通过扩展比特币的功能，Stacks使得比特币成为一个完全可编程的资产，这将解锁了数千亿美元的被动比特币资本，为去中心化应用程序提供了更广泛的应用场景。
Stacks项目通过其独特的共识机制 proof of tansfer（POX）与比特币相链。PoX允许Stacks链使用比特币链的安全性，同时还使Stacks的代币持有者能够通过"Stacking"行为获得比特币奖励。这种机制实现了在比特币的安全基础上增加新的功能，如智能合约和快速交易，从而大大增强了比特币的可用性和可扩展性。
Stacks的愿景是建立一个以比特币为基础的、完全去中心化的网络和应用生态系统。通过提供全新的工具和技术，如智能合约和快速交易，Stacks项目希望推动比特币及其生态系统的进一步发展，并最终实现一个更安全、更公平、更开放的Web3。
三、项目架构
Stacks项目利用其独特的共识机制Proof of Transfer (PoX)，将自身与比特币链相链接。这使得Stacks可以使用比特币链的状态和安全性，从而提供一个更为安全、可靠的去中心化应用程序（dApps）和智能合约平台。在此平台上，所有交易都在比特币链上进行结算，从而借用了比特币的强大安全性。
Stacks的智能合约层具有以下创新特性：
S（secured），Stacks交易由比特币来进行最终确定性的确认。
在大约100个比特币区块或大约一天的确认之后，发生在Stack层上的交易将由比特币全部哈希力量保护。这就意味着想要逆转这些交易，攻击者就要足够的算力重新组织比特币链。Stack的交易在比特币区块链上进行结算并且拥有比特币的最终确定性。除此之外，Satck层完全fork比特币，这意味着比特币链上的任何分叉（如软分叉或硬分叉）都会在Stacks链上反映出来。这确保了Stacks链能够随着比特币链的发展而发展，而不会与其分叉产生冲突。
T（Trust-minimized）去信任化的比特币锚定机制；可写比特币
Stacks引入了一种全新的去中心化、非托管的比特币锚定资产，即sBTC。这使得智能合约可以使用比特币锚定资产以更快、更便宜的方式运行，而无需妥协安全性。此外，这还使得在Stacks层的合约能够通过锚定交易无信任地写入比特币。
A（Atomic）比特币原子交互以及比特币地址拥有的资产
原子交换和资产：Stacks已经有了比特币的原子交换，使得比特币地址能够拥有和移动在Stacks层定义的资产。魔术交换和双体交换是已经上线的，无需信任的比特币L1和在Stacks层的资产之间的原子交换的例子。此外，用户如果愿意，可以在比特币地址上拥有Stacks层的资产，比如STX、稳定币和NFT，并使用比特币L1交易进行转移。
C（Clarity）Clarity 语言，更加安全，可判定的智能合约
Stacks支持一种名为Clarity的安全、可判定的智能合约语言。通过Clarity，开发者可以在执行合约之前就通过数学确定性知道合约能做什么和不能做什么。去中心化锚定合约将从Clarity语言的安全属性中受益。截至2022年12月，已经有5000+的Clarity合约在Stacks层上部署。Clarity的设计还避免了"gas费用估计"的问题，这是许多其他智能合约语言（如Solidity）的一个常见问题。在Clarity中，交易的执行费用在交易发生之前就可以准确知道，从而避免了因费用不足而导致的交易失败。在Stacks上，比特币锚定资产（如sBTC）的创建和管理是通过一种特殊的智能合约来实现的，即去中心化锚定合约。这种合约利用Clarity语言的安全性，确保了锚定资产的创建和管理过程的安全性和可靠性。
K（Knowledge）比特币全状态的知识证明；可读比特币
Stacks具有完整的比特币状态知识，它可以无需信任地读取比特币交易和状态变更，并执行由比特币交易触发的智能合约。比特币的读取功能有助于保持去中心化锚定状态与在比特币L1上锁定的BTC一致，等等。Stacks的比特币读取功能可以确保去中心化锚定状态（即sBTC的状态）与比特币L1上锁定的BTC保持一致。这是因为每当比特币链上发生交易时，Stacks都可以读取这些变化，并据此更新sBTC的状态。这样，用户可以确保他们的sBTC始终与他们在比特币链上锁定的BTC保持同步。
S（Scalable）可拓展性，在btc结算层上的快速的交易
Stacks通过在比特币区块之间更快地生成Stacks区块来提高交易的处理速度。这意味着在Stacks网络上的交易可以在比比特币更快的速度下完成和确认。此外，子网是Stacks网络的一个可扩展层，它可以在性能和去中心化之间做出不同的权衡。这意味着子网可以根据其特定的需求和优先级进行优化，比如更快的交易速度或更高的去中心化程度。Stacks的子网可以支持其他编程语言和执行环境，如以太坊的Solidity语言和EVM（以太坊虚拟机）。这意味着在以太坊网络上开发的智能合约可以在Stacks网络上运行，且可以使用比特币锚定资产，并在比特币链上进行结算。这大大增加了Stacks的兼容性和应用范围。
Proof of Transfer (PoX)共识机制
Proof of Transfer (PoX)是Stacks项目的核心组成部分。这是一个新型的共识机制，它利用比特币的工作量证明（PoW）来实现高度的去中心化和可扩展性。在PoX中，Stacks链的节点会通过“燃烧”比特币来参与区块的创建。这意味着节点会发送比特币到一个无法访问的地址，从而证明它们已经为参与网络的安全做出了贡献。然后，这些节点有可能被选为创建新区块的节点，从而获得Stacks代币作为奖励。
Stacks层依赖于STX和BTC进行其新颖的共识机制，称为转移证明（PoX），该机制利用了Stacks和比特币两个层。PoX在精神上类似于比特币的工作证明（PoW）共识：就像比特币PoW矿工花费电力并获得BTC奖励一样，Stacks PoX矿工花费（已挖掘的）BTC并获得STX奖励。像PoW一样，PoX使用Nakamoto式的单一领导者选举：PoX矿工通过简单地花费BTC进行竞标，并且他们有一个以竞标权重为随机概率的领导者。领导者选举在比特币链上进行，新的区块在Stacks层上写入。通过这种方式，PoX重用了比特币矿工已经完成的工作，并且不会消耗任何显著的额外电力：只需要运行正常的笔记本电脑/计算机来进行Stacks节点使用BTC的竞标。
PoX的另一部分是"Stacking"，它允许Stacks代币的持有者参与网络的安全。如果持有者选择"Stacking"他们的代币，那么他们会被定期奖励比特币。这是一个独特的机制，它允许Stacks链的参与者直接获得比特币作为奖励，从而进一步增强了Stacks网络与比特币的联系。
Stacks是一种与比特币链进行深度、持续连接的智能合约比特币层，与侧链（如RSK和Liquid）不同。Stacks层允许应用程序和智能合约使用比特币（BTC）作为他们的资产或货币，并在比特币主链上结算他们的交易。Stacks层的目标是通过将BTC从被动资产转变为生产性资产，以及启用各种去中心化应用，来扩大比特币经济。与RSK和Liquid等侧链一样，Stacks层具有自己的全球账本和执行环境，以支持智能合约并防止由于额外交易而使比特币区块链负担过重。然而，Stacks层是独一无二的，因为它具有大多数理想的比特币智能合约属性。它还提供了高性能的机制，如快速区块、去中心化锚定，以及子网。
四、项目应用
利用比特币成为一个完全可编程的资产
Stacks为比特币提供了全新的功能和应用场景。通过利用Stacks，比特币可以在去中心化的应用程序和智能合约中作为一种完全可编程的资产被使用。这种创新的应用使得比特币可以被广泛地应用在各种去中心化的金融产品和服务中，比如借贷、保险、预测市场等
使用Stacks层，开发者可以构建他们可以在其他智能合约平台上构建的任何应用程序，如以太坊、Solana、Avalanche等，但使用BTC作为他们的资产/货币，并在比特币区块链上结算他们的交易。他们将能够在Clarity VM上或者使用子网在Solidity或其他语言的EVM或其他虚拟机上这样做。用户也可以直接从比特币链上原生地交换BTC为稳定币和NFT。
解锁被动的比特币资本
Stacks通过其智能合约和去中心化应用程序，能够解锁被动的比特币资本，从而使这些资本能够产生更大的价值。例如，通过使用Stacks，比特币持有者可以将他们的比特币放入去中心化的借贷平台，从而获得利息收入。此外，比特币持有者也可以通过参与Stacks的"Stacking"机制，将他们的比特币用于网络的安全，并获得比特币作为奖励。
提供比特币的快速交易
除了上述功能外，Stacks还为比特币提供了快速交易的能力。由于比特币的设计特性，其交易速度较慢，这在某些情况下可能会限制其应用。
Stacks比特币层提供了额外的功能，以实现更高的性能，以及更高的通用性和安全性。尽管上述已经描述了Stacks层的性能机制，但Stacks层像比特币一样，优化了去中心化，而不是低延迟或高网络吞吐量：在偏远地区，使用普通笔记本电脑和家庭互联网连接的用户应该能够运行完整的Stacks和比特币节点。然而，Stacks链子网层可以协调更高性能。子网也支持智能合约，并且可以在去中心化和性能之间做出不同于主Stacks链或其他子网的权衡。此外，单个子网可以支持不同编程语言和执行环境的智能合约。一些子网可能支持Clarity和Clarity VM，具有安全性的优点，而另一些可能支持以太坊的Solidity语言和EVM兼容性，或者与以太坊虚拟机的兼容性，这些具有易于集成和开发的优点，并且可以利用所有的以太坊智能合约和工具。通过Stacks，用户可以进行更快速的比特币交易，从而使比特币能够被广泛地用于日常交易和微支付等场景。
五、团队背景
目前，Stacks是由多个独立实体和社区组成的项目。在初期，Stacks主要由Blockstack PBC（现更名为Hiro Systems PBC，简称Hiro）领导。Hiro拥有66名团队成员，其中创始人为Muneeb Ali。项目团队的主要成员具有多年分布式系统领域的研发经验，其中包括6位分布式系统领域的博士学位获得者，以及2位获得美国总统职业奖的科学家。
Muneeb Ali，Stacks联合创始人，Hiro CEO，是普林斯顿大学的计算机博士，专注于研究搭建分布式应用的全栈解决方案。
Jude Nelson，Stacks基金研究科学家，前Hiro工程合伙人，从普林斯顿大学获得了计算机科学博士学位，曾是PlanetLab的核心成员，该实验室因实现进行行星尺度实验和部署获得了ACM Test of Time奖。
Aaron Blankstein，工程师，在2017年获得博士学位后加入了Blockstack工程团队。
Mike Freedman, Hiro技术顾问，普林斯顿大学分布式系统教授。
Albert Wenger，Hiro董事，Union Square Ventures (USV) 管理合伙人。加入USV之前，Albert曾是del.icio.us总裁，直到公司出售给Yahoo，他也是天使投资人，曾投资Etsy、Tumblr。
六、融资信息
代币募资销售数量为6.092亿枚，总募资约为7,560万美元。创始人和团队奖励数量为2.531亿枚。到2019年年底，将有4.41亿枚STX代币解锁，其中36%归员工、创始人和A系投资者持有，52%由Reg D投资者持有。
七、发展成果
目前Stacks网络比较著名的项目有：
钱包：
Hiro Wallet 是 Stacks 链上最常用的开源钱包，帮助用户存储、接受或发送 Stacks 网络上的资产，支持 Ordinals，但尚未集成闪电网络。
Xverse 支持用户在 Stacks 区块链存储、接受或发送资产的非托管钱包，支持 Ordinals，并添加了生物识别功能提高钱包安全性和便利性，但尚未集成闪电网络。
GoSats 是由印度团队开发的聚焦于印度社区的 Bitcoin 钱包，其愿景是让每个购物者、消费者和储户都使用 BTC，并推出了 GosSats Visa 卡、忠诚度计划等。
DEFI：
ALEX 是由非营利性组织 ALEX Lab 基金会支持的构建在 Stacks 链上 Dex，用户可以在该平台上进行交易、质押、流动性挖矿、跨链，以及包含彩票和 IDO 的 Launchpad 等功能。
Stackswap 自称是 Bitcoin 链上第一个功能完备的 Dex ，允许用户进行资产交易、流动性挖矿、质押、跨链、Launchpad 和 NFT 等功能，并已发行 STSW Token。
UWU 是建立在 Stacks 链上基于 UWU Cash 稳定币的借贷协议，由 BitAcademy 的 nickole.btc 设计，当前尚处于测试阶段，可以通过加入社区填写表单获得测试资格。
流动性质押：
Planbetter 是 Stack 链上流动性质押协议，已有超过 8.8 万名 Stackers 用户质押了 2.8 亿 STX，累积获得 25.42 BTC 奖励。
NFT：
Gamma 为 Bitcoin NFT 建造的 NFT 交易市场，已集成了 Stacks 和 Ordinals 。
Boom 是 Stacks 链上原生的 NFT 平台，并推出了一种新型 NFT：Boomboxes。它允许用户进行委托锁定其 STX 并收到一个 NFT 作为锁定的奖励部分的自动领取证书。
TradePort 是一个多链聚合 NFT 交易市场，当前已支持 Stacks、Near 链，并计划拓展至 Aptos 和 Sui。
八、经济模型
其初始供应量为13.2亿。并且每年都会一定的通货膨胀率进行增发，预计到2050年会达到18.42亿（v1是20.52亿）。
STX是Stack 2.0上注册数字资产（如用户名、软件许可证、播客或其他数字产品）和发布运行智能合约所需的费用，类似于以太坊网络中的gas费用，在网络中进行操作会消耗STX。同时，STX可以用来支付交易费用，也是矿工运行挖矿节点和开发者进行DApp开发的激励。
STX的主要属性是配合Stack 2.0进行网络运转，调节和平衡各类机制。STX的长期价值基本上取决于Stacks网络的增长和Clarity智能合约的需求量。
在Stack 2.0中STX的获取主要是参与PoX共识机制，提交BTC获得STX，或质押STX获得BTC。STX锁定的每个奖励周期中，都会收到矿工转让的比特币，作为转让证明的一部分。一旦锁定的周期数已完成，STX便会解锁，可以自由使用STX或再次参与质押。
九、优势与风险
优势
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比特币的智能合约能力： Stacks为比特币提供了智能合约和dApps的能力，这可能会吸引大量的用户和开发者。这可能会引发一个新的开发者和用户生态系统的发展，从而增加比特币的使用和价值。
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新的应用和使用案例： Stacks允许比特币被用作智能合约的基础资产，这可能会开启一系列新的应用和使用案例，如去中心化金融（DeFi）和非同质化代币（NFTs）。
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向比特币经济的贡献： 通过使比特币能够参与智能合约和dApps，Stacks可能会对比特币经济产生积极的影响。这可能会增加比特币的需求，从而增加其价值。同时，通过将交易费用带到比特币网络，Stacks也可能有助于长期保持比特币网络的安全性。
风险
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技术发展和接受度：尽管Stacks为比特币增加了智能合约和dApps的能力，但这一技术的发展和接受度仍面临挑战。Clarity语言虽然安全，但并非所有的开发者都熟悉。此外，尽管子网提供了更高的性能和更大的通用性，但实施和维护这些子网可能会带来技术和治理挑战。
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网络效应和用户采纳：Stacks需要吸引大量用户和开发者才能实现其潜力。这将需要时间，并且需要克服网络效应的挑战，即现有的平台（如以太坊）可能已经吸引了大量的用户和开发者。
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法规风险：Stacks的一些功能，如STX挖矿和Stacking，可能会受到某些司法管辖区的法规限制。此外，对加密货币和智能合约的全球监管环境仍在不断变化，这可能会对Stacks产生影响。
总的来说，尽管面临一些挑战，但Stacks的前景看起来很有希望。如果能够成功地解决这些挑战，Stacks可能会对比特币和整个加密货币生态系统产生深远的影响。
参考文献
https://www.chaincatcher.com/article/2060385
https://www.odaily.news/post/5187830
Stacks: A Bitcoin Layer for Smart Contracts