ZC Capital 研究报告：论基于 UTXO 底层模型构建的 BTC L2 公链 TuringBitChain

作者：Jane，ZC Capital

项目简介

TuringBitChain（以下简称 TBC）是基于比特币原始协议的 UTXO 模型的公链， 从最底层的TXID生成方法入手，进一步提高了并行性能，并创新性地提出了在 UTXO 模型上实现 Layer-1 智能合约方案，在保证足够去中心化的基础上， 能实现无上限扩容。

什么是UTXO模型？所谓UTXO模型，简单来说，就是一种特殊的账户记账模型。它的中文意思叫作“未花费交易输出”，它跟ETH和银行传统的账户余额模型有一个很大的区别就是：这种模型只记录交易本身，而不记录交易的结果。

UTXO 模型相比于ETH等账户余额模型有以下两个优点：

1：如果用户启用了新的地址用于转账和交易，新地址与原地址之间的关系很难被追踪，可以更好地保证用户的隐私；

2：UTXO 模型理论上来说可以并行地利用不同的 UTXO 签发多笔交易，并广播到网络中。

比特币设计的初衷是为了实现完全透明化、公平性和可审计性。 UTXO 可以帮助比特币实现这些目标。所以BTC采用了 UTXO 模型作为其底层存储的数据结构，BTC还可以在不依赖可信第三方的情况下解决双重花费问题。

项目解析

区块链技术一直以来面临的最大难题是扩容问题，不同的公链一直尝试用不同的技术路线来解决这个问题，如以太坊的分片方案等；而由于UTXO模型具备高并发特点，有不少公链选择UTXO路线进行扩容。但目前大多数UTXO模型公链都没有Layer-1的智能合约，不能实现复杂的业务逻辑。

我们调研了其他几条公链，如：Conflux是UTXO模型，通过ESpace来实现兼容EVM而非BVM的智能合约。Nervos是做了一个类似rollup的二层来实现智能合约。ADA是修改了UTXO模型，变成了EUTXO模型来实现智能合约，但Eutxo模型和BTC不能兼容。

STX有智能合约，POX共识，非UTXO模型,生态目前发展不错。Kas支持EVM，但目前还没有智能合约。（项目路线图说未来会支持）

而TBC则是通过连接比特币和一套多链架构，打造完善的TCP/IP协议。 目前支持NFT、Defi、数据存储、BTCFI和通过常规协议实现的BTC NFT和BRC20等。支持Ordinal & BRC20 的功能也将在第二季度实现。

TBC公链的目标是帮助释放比特币的全部潜力并解决其堵塞问题；未来BTC将不再只是数字黄金, 不只是仅仅作为价值储存的工具，更可能用于日常交易，包括像购买咖啡之类的小额消费；及具备像ETH般的智能合约操作系统。TBC希望可以成为未来承载海量用户的真正Web3公链和RWA的基础设施，帮助BTC生态打造出类似EVM那样繁荣的BVM生态。

项目特点

1：去中心化：采用和 BTC 相同的 POW 共识方案及 BTC 相同的 SHA256 挖矿算法， 确保了 TBC 具有开放性。TBC区块的发布由算力通过公平的竞争来决定，充分发挥了市场的优化分配能力。

2.合规且高效：TBC采用了合规的节点挖掘区块的机制，在网络算力较小时，可以高效的防范算力攻击与资产盗窃的风险。

3：无上限扩容：采用优化UTXO高并发模型，并升级了传统UTXO模型的交易格式，打造高性能并行计算的超级节点，是确保可以承载百万级TPS的可动态扩容公链；（在  TBC测试网测试时，TPS达到了13,000+ ）。

4：Layer-1的UTXO智能合约：首创了基于 UTXO 模型的纯一层实用图灵完备的智能合约方案 TuringContract，能实现 EVM 的所有逻辑。并且因为得益于 UTXO 模型优点，使 TBC 具备高性能和极低的手续费优点。

5：交易的零确认技术——FT&NFT交易瞬间完成。（低延迟链上应用用户体验）、GAS费随着用户增加而下降；

6：比特币操作系统（可行的智能合约）；数据存储、合约执行、交易传输均在一条链上完成；

7：与比特币钱包地址相同的钱包地址： TBC将相同的数量和相同的技术结构应用于BTC，未来将启用比特币1：1中本映射功能；能实现BTCfi 叙事。（启用使用BTC作为资产，启用BTC作为交易单位）

8：友好的跨链模块化基础设施（暂称 TuringBridge）：A）开源应用程序库即将推出。B) 启用高度可定制、开箱即用的功能应用程序。

TBC核心技术详解

TBC是具备高性能且局域智能完备的区块链基础设施。

A.高性能

A1.可无限扩展

A2.可流水线处理

B.智能完备

每个局域UTXO链均是一个完整图灵机

A1 高性能：可无限扩展

高性能意味着高并行扩展性，采用分布式计算而非单机单核计算，其包括两类扩展强可扩展性与弱可扩展性。

前者固定问题规模，增加计算核心使用量，使得总计算时间相应降低，表示为：

    Time(N) = Time(1) / N

    N为CPU处理核心数

后者为在扩大问题规模同时，相应增加计算核心，可使计算时间维持一个稳定不变的量级，相应表示为：

    Workload(1)/1 ~? Workload(N)/N

    通过研究多种并行算法，TBC所采用的分布式计算模型，可以同时具备强可扩展性与弱可扩展性两种特性。

A2 高性能：可流水线处理

 TBC在智能合约设计过程中，始终贯彻流水线式的基本理念，使得未来可以通过硬件化，加快串行程序的执行通量。

B.智能完备

  1：在TBC的UTXO模型下，每个UTXO链都是一个图灵机，大量的并发的图灵机组成了区块链的实用的智能完备的网络，其底层BVM与EVM有很大的差异。

BVM和EVM底层模型性能对比:

2：BVM栈处理器

 3：OP_PUSH_TX技术简介

TBC目前可以选择OP_PUSH_TX技术将交易上下游的数据纳入可编程的数据空间，实现局域的图灵完备能力，隔离的UTXO将使得不同的可编程空间能够并行的执行，实现高效的区块数据验证，降低每个交易的费用。

 4：数据膨胀->分层哈希

    TBC 通过原创的扁平式的分层哈希模型，解决数据在节点间传输或智能合约中的数据臃肿与膨胀问题，为上层建筑提供了坚实的地基。

经济模型分析

1.TBC 完全公平启动：TBC是基于比特币原始协议的纯POW 模式；没有ICO,没有IDO，节点运营和执行运营均由初始贡献者提供资金。

2.TBC 公链的 TOKEN 称为TBC代币；TBC 最大供应量上限为 21亿个，其中 ９３.３％在分叉时天然存在并已经被锁定。（需要至少4年之后才可能开始解锁）。另外的６.７％是挖矿产生。跟BTC一样，TBC的挖矿产量4年减半。预计4年后，TBC总流通量约为6500万枚。

3.TBC 区块间隔：约每 10 分钟 ；难度调整算法：FastDAA；挖矿算法：SHA-256（BTC\BCH 兼容）； 区块大小：初始上限 4G（其后根据情况进行动态扩容）

开发团队

TBC早期开发者来自全球多个核心技术极客团队，他们在大区块和扩展解决方案方面拥有多年的研究经验。TBC 有来自高性能计算领域专家的学术成果。2021 年 09 月, TBC 底层技术已被发明与公布，图灵完备的高性能 Layer1 智能合约 Tｕring-Contract 也很早就完成了设计与实验。2022 年 03 月图灵完备的高性能 Layer1 智能合约 Tｕring-Contract 正式发布。

2023 年 12 月，TBC Alpha 测试网上线。世界知名高性能计算中心的可扩展性解决方案得到验证。TuringContract 的执行速度超过13k TPS。经过几个月的测试网测试，TBC 主网已于 2024 年 2 月 14 日正式启动。

项目路线图

1.第一阶段：（BTCfi 阶段）

TBC 旨在通过 BVM【比特币虚拟机】,释放比特币参与 Defi、NFT、RWA等生态应用的潜力。

2.第二阶段：（推动BVM兼容所有 UTXO链）

a:未来推动更多的 UTXO 链采用 BVM，如：Doge 的生态。

b:通过成熟的去中心化跨链基础设施--TuringBrige协助 UTXO BVM 链未来与账户模型 EVM 链生态的融合。

3.第三阶段：（区块大小进入TB阶段，手续费趋近于0）

TBC 打破了现有区块链中大量用户导致高额费用的惯例。随着网络的发展，TBC 将展现交易费用随着用户增加而降低的魅力。助力BTC生态大爆发。

4.第四阶段（为未来WEB3世界打造最好用的底层公链）

由于 TBC 能够运行海量区块链应用并在链上验证数据，网络效应不断增强，TBC 将协助 BTC 引领下一代互联网，也将成为最好用的WEB3基础设施之一。

综上所述：TBC是The blockchain for sencond life.愿景是为WEB3世界打造最好用的底层公链。TBC同时也是比特币生态最重要的BVM虚拟机的发起者， 就像BTC生态的 Polygon，目前主网已经上线,随着 BTC 生态的爆发，TBC是不是有机会成为BTC L2的领头羊，让我们拭目以待！