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区块链/等级 V · 分层扩展/5.2 其他扩展层/课程 3

状态链（Statechains）与Ark

在不离开链的前提下将所有权转移到链下

材料Bitcoin Optech上关于“Statechains”和“Ark”的主题页面Ruben Somsen关于状态链的文章（2019年）Burak Keceli于2023年制定的Ark协议规范

好奇

  1. 一个UTXO如何能易手数千次，而区块链上只看到一笔交易？
  2. 如果持有密钥份额的实体拒绝配合转移，会发生什么？
  3. 每种设计要求用户信任什么？

探索

  1. 在标准比特币中，每一次价值转移都需要一笔新的链上交易，该交易消耗一个输入并创建输出。这一过程安全但缓慢，受限于十分钟的出块间隔，也受网络手续费的制约。二层协议通过将所有权状态转移到链下来解决这一问题，同时保留在出现争议或用户希望退出时于链上结算的能力。
  2. 状态链由Ruben Somsen于2018年提出，使用一个由所有者与“状态链实体”共同控制的UTXO。该实体持有多签密钥对中的一部分。当所有权转移时，该实体协助将所有者的密钥份额交给新的接收方，并删除自己旧的密钥份额。这样既能实现即时的链下转移，又能将全部价值保留在单个链上UTXO中。
  3. 状态链的安全模型依赖于一笔带时间锁的备用交易。如果状态链实体不予配合或试图窃取资金，当前所有者可以在设定的时间之后激活这笔备用交易。因此，所有者无需该实体配合即可退出。剩下的信任假设是：该实体确实删除了旧的密钥材料；如果它保留了这些材料并与之前的某位所有者串通，两者就可以拿走这些币。
  4. Ark由Burak Keceli于2023年提出，采取了不同的方法，使用“虚拟UTXO”（VTXO）。Ark服务提供商会定期创建一个共享的链上输出，为众多用户持有资金。每个用户的余额以VTXO的形式存在于这个共享输出中。用户可以在链下即时转移这些虚拟余额，而无需预先注入入站流动性——这是其他二层系统中常见的限制。
  5. 与状态链一样，用户可以单方面退出，在这里是通过广播从共享输出中认领其VTXO的交易来实现。但VTXO会过期，通常在几周之后，届时服务提供商可以将其清扫收回，因此用户必须在此之前在新一轮中刷新VTXO或退出。支付可以通过加入服务提供商的下一轮来完成，该轮会作为新的共享输出在链上结算；也可以通过更快的轮外转账完成，但在下一轮之前需要额外的信任。
  6. 状态链自2021年起就有了可用的实现（CommerceBlock的Mercury，以及2024年推出的Mercury Layer），不过其背后的公司已于2025年关闭；Ark的实现则于2024至2025年间出现。未来的共识变更，例如covenant操作码（用于Ark）和ANYPREVOUT（用于状态链），将使这些设计所需的交易更少，用户与服务提供商之间的交互也更少。在此之前，这些协议依靠比特币当前的脚本能力来管理其链下状态。

关键事实

  • 状态链采用双方多签UTXO机制，其中“状态链实体”参与转账并持有相应的密钥份额。
  • 在状态链中，如果该实体不予配合，所有者可以通过带时间锁的备用交易单方面退出。
  • Ark将用户的资金汇总到一个由Ark服务提供商（ASP）管理的单一共享链上输出中。
  • 用户在共享的 Ark 输出中持有“虚拟 UTXO”（VTXO），并可随时单方面将其提取出来。
  • 状态链由Ruben Somsen于2018年提出；Ark由Burak Keceli于2023年提出。
  • 拟议中的软分叉——用于Ark的covenant和用于状态链的ANYPREVOUT——将使它们更加高效。

练习 九、六、三、一

9收集列出参与链下结算的9种不同机制或组件（例如密钥份额、时间锁、共享输出）。注明哪些属于状态链，哪些属于Ark。
6归类根据功能将这9项分为6类：托管、协作、退出、状态跟踪、共识依赖或实现状态。
3提炼将这6组归纳为这些设计在隐私、速度与信任假设之间的3个核心权衡。
1凝结用一句话比较状态链用户和Ark用户分别在哪些方面依赖运营方。

事实核查

日期、数字及数据均依据下方列出的已发表资料进行核实。

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