ZC Capital 研究報告：論基於 UTXO 底層模型構建的 BTC L2 公鏈 TuringBitChain

作者：Jane，ZC Capital

項目簡介

TuringBitChain（以下簡稱 TBC）是基於比特幣原始協議的 UTXO 模型的公鏈，從最底層的TXID生成方法入手，進一步提高了並行性能，並創新性地提出了在 UTXO 模型上實現 Layer-1 智能合約方案，在保證足夠去中心化的基礎上，能實現無上限擴容。

什麼是UTXO模型？所謂UTXO模型，簡單來說，就是一種特殊的帳戶記賬模型。它的中文意思叫作"未花費交易輸出"，它跟ETH和銀行傳統的帳戶餘額模型有一個很大的區別就是：這種模型只記錄交易本身，而不記錄交易的結果。

UTXO 模型相比於ETH等帳戶餘額模型有以下兩個優點：

1：如果用戶啟用了新的地址用於轉賬和交易，新地址與原地址之間的關係很難被追蹤，可以更好地保證用戶的隱私；

2：UTXO 模型理論上來說可以並行地利用不同的 UTXO 簽發多筆交易，並廣播到網絡中。

比特幣設計的初衷是為了實現完全透明化、公平性和可審計性。 UTXO 可以幫助比特幣實現這些目標。所以BTC採用了 UTXO 模型作為其底層存儲的數據結構，BTC還可以在不依賴可信第三方的情況下解決雙重花費問題。

項目解析

區塊鏈技術一直以來面臨的最大難題是擴容問題，不同的公鏈一直嘗試用不同的技術路線來解決這個問題，如以太坊的分片方案等；而由於UTXO模型具備高並發特點，有不少公鏈選擇UTXO路線進行擴容。但目前大多數UTXO模型公鏈都沒有Layer-1的智能合約，不能實現複雜的業務邏輯。

我們調研了其他幾條公鏈，如：Conflux是UTXO模型，通過ESpace來實現兼容EVM而非BVM的智能合約。Nervos是做了一個類似rollup的二層來實現智能合約。ADA是修改了UTXO模型，變成了EUTXO模型來實現智能合約，但Eutxo模型和BTC不能兼容。

STX有智能合約，POX共識，非UTXO模型，生態目前發展不錯。Kas支持EVM，但目前還沒有智能合約。（項目路線圖說未來會支持）

而TBC則是通過連接比特幣和一套多鏈架構，打造完善的TCP/IP協議。目前支持NFT、Defi、數據存儲、BTCFI和通過常規協議實現的BTC NFT和BRC20等。支持Ordinal \& BRC20的功能也將在第二季度實現。

TBC 公鏈的目標是幫助 釋放比特幣的全部潛力並解決其堵塞問題；未來BTC將不再只是數字黃金，不只是僅僅作為價值儲存的工具，更可能用於日常交易，包括像購買咖啡之類的小額消費；及具備像ETH般的智能合約操作系統。TBC希望可以成為未來承載海量用戶的真正Web3公鏈和RWA的基礎設施，幫助BTC生態打造出類似EVM那樣繁榮的BVM生態。

項目特點

1 ：去中心化： 采用和 BTC 相同的 POW 共識方案及 BTC 相同的 SHA256 挖礦算法，確保了 TBC 具有開放性。TBC區塊的發布由算力通過公平的競爭來決定，充分發揮了市場的優化分配能力。

2. 合規且高效：TBC采用了合規的節點挖掘區塊的機制，在網絡算力較小時，可以高效的防範算力攻擊與資產盜竊的風險。

3 ：無上限擴容：采用優化UTXO高並發模型，並升級了傳統UTXO模型的交易格式，打造高性能並行計算的超級節點，是確保可以承載百萬級TPS的可動態擴容公鏈；（在 TBC測試網測試時，TPS達到了13,000+ ）。

4 ：Layer-1的UTXO智能合約：首創了基於 UTXO 模型的純一層實用圖靈完備的智能合約方案 TuringContract，能實現 EVM 的所有邏輯。並且因為得益於 UTXO 模型優點，使 TBC 具備高性能和極低的手續費優點。

5 ：交易的零確認技術------FT\&NFT交易瞬間完成。（低延遲鏈上應用用戶體驗）、GAS費隨著用戶增加而下降；

6 ：比特幣操作系統（可行的智能合約）；數據存儲、合約執行、交易傳輸均在一條鏈上完成；

7 ：與比特幣錢包地址相同的錢包地址：TBC將相同的數量和相同的技術結構應用於BTC，未來將啟用比特幣1：1中本映射功能；能實現BTCfi敘事。（啟用使用BTC作為資產，啟用BTC作為交易單位）

8 ： 友好的跨鏈模塊化基礎設施（暫稱 TuringBridge）：A）開源應用程序庫即將推出。B) 啟用高度可定制、開箱即用的功能應用程序。

TBC核心技術詳解

TBC是具備高性能且局域智能完備的區塊鏈基礎設施。

A. 高性能

A1. 可無限擴展

A2. 可流水線處理

B. 智能完備

每個局域UTXO鏈均是一個完整圖靈機

A1 高性能：可無限擴展

高性能意味著高並行擴展性，采用分佈式計算而非單機單核計算，其包括兩類擴展強可擴展性與弱可擴展性。

前者固定問題規模，增加計算核心使用量，使得總計算時間相應降低，表示為：

Time(N) = Time(1) / N

N為CPU處理核心數

後者為在擴大問題規模同時，相應增加計算核心，可使計算時間維持一個穩定不變的量級，相應表示為：

Workload(1)/1 ~? Workload(N)/N

通過研究多種並行算法，TBC所采用的分佈式計算模型，可以同時具備強可擴展性與弱可擴展性兩種特性。

A2 高性能：可流水線處理

TBC 在智能合約設計過程中，始終貫徹流水線式的基本理念，使得未來可以通過硬件化，加快串行程序的執行通量。

B. 智能完備

1 ：在TBC的UTXO模型下，每個UTXO鏈都是一個圖靈機，大量的並發的圖靈機組成了區塊鏈的實用的智能完備的網絡，其底層BVM與EVM有很大的差異。

BVM 和EVM底層模型性能對比:

2 ：BVM堆棧處理器

3 ：OPPUSHTX技術簡介

TBC 目前可以選擇OPPUSHTX技術將交易上下游的數據納入可編程的數據空間，實現局域的圖靈完備能力，隔離的UTXO將使得不同的可編程空間能夠並行的執行，實現高效的區塊數據驗證，降低每個交易的費用。

4 ：數據膨脹->分層哈希

TBC 通過原創的扁平式的分層哈希模型，解決數據在節點間傳輸或智能合約中的數據臃腫與膨脹問題，為上層建築提供了堅實的基礎。

經濟模型分析

1.TBC 完全公平啟動：TBC是基於比特幣原始協議的純POW模式；沒有ICO,沒有IDO，節點運營和執行運營均由初始貢獻者提供資金。

2.TBC 公鏈的 TOKEN 稱為TBC代幣； TBC 最大供應量上限為 21億個，其中 ９３.３％在*分叉時天然存在並已經被鎖定。（需要至少4年之後才可能開始解鎖）。另外的６.７％是挖礦產生。跟BTC一樣，TBC的挖礦產量4年減半。預計4年後，TBC總流通量約為6500萬枚*。

3.TBC 區塊間隔：約每 10 分鐘；難度調整算法：FastDAA；挖礦算法：SHA-256（BTC\BCH 兼容）；區塊大小：初始上限 4G（其後根據情況進行動態擴容）

開發團隊

TBC 早期開發者來自全球多個核心技術極客團隊，他們在大區塊和擴展解決方案方面擁有多年的研究經驗。TBC有來自高性能計算領域專家的學術成果。2021年09月，TBC底層技術已被發明與公布，圖靈完備的高性能 Layer1 智能合約 Tｕring-Contract 也很早就完成了設計與實驗。2022年03月圖靈完備的高性能 Layer1 智能合約 Tｕring-Contract 正式發布。

2023年12月，TBC Alpha 測試網上線。世界知名高性能計算中心的可擴展性解決方案得到驗證。TuringContract的執行速度超過13k TPS。經過幾個月的測試網測試，TBC主網已於2024年2月14日正式啟動。

項目路線圖

1. 第一階段：（BTCfi 階段）

TBC旨在通過BVM【比特幣虛擬機】,釋放比特幣參與 Defi、NFT、RWA等生態應用的潛力。

2. 第二階段：（推動BVM兼容所有 UTXO鏈）

a:未來推動更多的 UTXO 鏈采用 BVM，如：Doge的生態。

b:通過成熟的去中心化跨鏈基礎設施--TuringBrige協助 UTXO BVM 鏈未來與帳戶模型 EVM 鏈生態的融合。

3. 第三階段：（區塊大小進入TB階段，手續費趨近於0）

TBC打破了現有區塊鏈中大量用戶導致高額費用的慣例。隨著網絡的發展，TBC 將展現交易費用隨著用戶增加而降低的魅力 。助力BTC生態大爆發。

4.第四階段（為未來WEB3世界打造最好用的底層公鏈）

由於 TBC 能夠運行海量區塊鏈應用並在鏈上驗證數據，網絡效應不斷增強，TBC將協助 BTC 引領下一代互聯網，也將成為最好用的WEB3基礎設施之一。

綜上所述：TBC是The blockchain for sencond life.願景是為WEB3世界打造最好用的底層公鏈。TBC同時也是比特幣生態最重要的BVM虛擬機的發起者，就像BTC生態的Polygon，目前主網已經上線,隨著 BTC 生態的爆發，TBC是不是有機會成為BTC L2的領頭羊，讓我們拭目以待！