简析Atomicals协议：BTC资产协议的革命进行时
作者：Howe
编辑：Faust，极客web3
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”。
图源：https://twitter.com/okxweb3/status/1765967704282816873
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。
图片来源： https://twitter.com/atomicalsxyz/status/1761738325176553535
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。
（比特币挖矿的简易原理图）
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条件示例图）
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。
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。
+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。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