作者：Beosin / 来源：https://medium.com/@Beosin_com/what-is-stacks-and-what-chall
自 2023 年 2 月推出序数协议以来，BTC NFT 的铸造和 BRC-20 Token的 FOMO 导致了高度活跃的 BTC 网络。结果是网络费用激增和网络拥塞。此外，BTC网络不支持智能合约的事实限制了更复杂的业务服务的发展。市场开始关注BTClayer2和dapps，希望从BTC的生态增长中获益。
在本文中，我们将分析Stacks，一个BTC第2层网络。我们将讨论它的架构设计、生态系统以及它可能面临的挑战。
1.什么是Stacks？
Stacks由Muneeb Ali根据他的博士论文创立，该论文精心介绍了围绕BTC构建的互联网框架。早期，该项目被称为Blockstack，并于2020年正式更名为Stacks。它将自己定义为BTC的智能合约层。
1）架构设计：
Stacks在自己的区块链上执行用Clarity编写的智能合约，并在BTC网络上完成交易。两条链通过转账证明机制进行交互（详情在共识机制中介绍），从而利用BTC网络的安全性来保证Stacks网络的安全性。
来源: Beosin
由于 Stack 的交易数据需要 BTC 网络确认，而 BTC 网络大约每 10 分钟生成一个新区块，那么 Stacks 如何自我扩展并加速？
首先，Stacks设计了一种特殊的机制，允许在Stacks网络上生成多个称为微区块流的小区块，让负责确认当前Stacks区块的矿工充分利用BTC网络的时间间隔生成两个区块来处理更多的交易。当BTC确认当前区块时，这些微区块也将最终确定，下一个Stacks区块将链接到当前最后一个微区块。如下图所示：
来源：Dystopia Labs, Beosin
Stacks设置确认微区块的矿工将获得这些微区块费用的60%，生成这些微区块的节点将获得40%的费用，以鼓励矿工验证微区块，避免滥用微区块。
其次，Stacks推出了Hiro HyperChains，可以看作是Stacks的第2层，为开发者提供了一个高性能的区块链开发平台，以满足低延迟、高TPS的应用场景。其他类型的子网也可以构建在堆栈上，以满足各种需求。这些子网将首先在堆栈网络上确认交易，然后在BTC网络上确认最终状态。
2）共识机制：转移证明（PoX）
堆栈使用称为转移证明（PoX）的共识机制。PoX是两个区块链之间的共识算法，可以看作是工作证明的燃烧证明。与PoW一样，PoX要求矿工花费现有资源（BTC）来竞争创建下一个Stacks区块的机会;与PoB类似，PoX要求矿工“燃烧”BTC以获得STXToken奖励。
PoX 的一个特点是矿工花费的比特币不会被烧毁，而是转移到锁定 STX Token的 STX Token持有者手中，这称为堆叠。通过PoX机制，矿工花费BTC争夺在Stacks上生产区块的权利，并获得STXToken奖励和区块交易费用;STX持有者通过锁定STXToken获得BTC奖励，目前的APY约为9%。
来源: Proof of Transfer | Stacks Docs
Stacks 网络将使用可验证随机函数（VRF）来随机选择区块生产者（花费的BTC越多，被选中的概率就越大）。当矿工获得生产下一个堆栈区块的权利时，他们将开始打包新的堆栈区块。每个堆栈块包含一个指向前一个堆栈块的哈希指针和一个指向相应BTC块的哈希指针，从而连接堆栈网络和BTC网络。
2.Stacks的下一个重要中本聪升级会发生什么？
中本聪是堆栈的下一个重要升级，预计将于2023年第四季度完成。升级将改进Clarity语言，引入子网和sBTC。此次升级将为BTC生态系统的下一次爆发提供全面的基础条件。
1）子网：
堆栈将引入支持其他编程语言和执行环境的子网，例如 EVM 子网。这将使以太坊上的项目更容易迁移到堆栈，允许堆栈捕获EVM链的流动性。同时，这些智能合约可以使用比特币作为自己的资产，最终在比特币网络上结算。
子网是 Stack 的扩展解决方案，它通过牺牲某些去中心化来提高网络性能。子网可以选择网络带宽高的矿工节点或属于子网白名单的矿工节点来处理子网交易，保证高性能。
2）sBTC：
sBTC是Stacks在中本聪升级中推出的去中心化BTC锚定解决方案。sBTC的引入将解决如何在BTClayer2网络中使用BTC的问题。Stacks和Stacks子网上的智能合约可以使用sBTC开展各种DeFi业务，例如借代，交换和铸造稳定币，增加BTC生态系统的TVL。
目前，市场上有很多种BTC锚定资产，例如将BTC引入以太坊的Wrapped BTC（wBTC），RenBTC和tBTC，以及将BTC引入BTClayer2，RSK网络的RBTC。锚定原理大致相同：首先在BTC网络上锁定BTC，然后在目标网络上铸造相同数量的锚定BTC;销毁目标网络上锚定的BTC，然后解锁BTC网络上相同数量的BTC。关键在于锁定BTC的中心化程度。
例如，wBTC是由加密货币托管服务提供商持有的用户锁定的BTC，中心化的风险相对较高。3AC和阿拉米达之前是wBTC的合作经销商，他们的崩溃导致一些用户无法顺利地将wBTC兑换回BTC。RBTC使用BTC网络的多重签名地址来锁定BTC，并使用Powpeg机制来确保锁定BTC的信息正确传递到RSK网络，降低中心化的风险。
sBTC使用阈值签名钱包管理BTC网络中锁定的BTC，并通过Stacks网络中的智能合约铸造sBTC，从而实现非托管和去中心化的BTC锚定。要执行挂钩操作以解锁BTC，必须获得有效的签名：至少70%的堆叠者（锁定STXToken并在PoX中获得BTC奖励的用户）签名权力。这大大降低了资产托管的集中化风险。
来源：白皮书 | sBTC: A Decentralized Two-way Peg for Bitcoin
3.Stacks的优点
1）生态优势：
Stacks 是目前最活跃的 BTC Layer2 网络。 Ordinals协议推出后，市场对BTC NFT的兴趣逐渐增加，Stacks上的NFT活动也变得活跃。据 Muneeb Ali 称，Stacks 网络已铸造了价值超过 65 万美元的 NFT。
此外，Stacks旗下的DeFi项目Alex的TVL今年上半年增长了500%，目前TVL已达到2461万美元。 Alex是Stacks领先的Dex，产品非常齐全，提供掉期、借代、ido、永续合约等服务。随着Stacks的升级和BTC生态的成长，Alex仍然有很大的潜力。
基于 Stacks 构建的 Arkadiko 与 MakerDAO 类似，专注于铸造去中心化稳定币 USDA，以提高 Stacks 网络的资产流动性。虽然该协议还没有爆发，但我们可以期待 sBTC 引入 Stacks 网络后的表现。
来源: https://twitter.com/muneeb/status/1456007656305479684
2）CityCoin：
CityCoin是一种建立在Stacks上的协议，允许社区通过花费STXToken来获得Citycoin的奖励，从而为城市的国库做出贡献。参与者花费STXToken成为挖掘Citycoin的“矿工”。30%的STXToken将存储在城市国库中，其余70%将作为CityCoin Stackers奖励。如果你了解上面的PoX机制，Citycoin的激励设计几乎是一样的。
来源: Mining CityCoins — CityCoins
迈阿密是第一个加入该项目的城市，推出了迈阿密币（MIA）。迈阿密市金库钱包的总价值超过2000万美元，约占迈阿密公共预算的2%，将用于回馈当地社区。纽约随后加入了该倡议，推出了NYCCoin。这使得更多的人能够访问数字资产和钱包，为该地区的公共服务筹集资金，也有助于建立Stacks品牌。
4.Stacks可能的挑战
1）PoX的风险：
PoX要求BTC矿工花费BTC参加Stacks区块竞赛，从而获得STXToken奖励。目前BTC矿工之间的竞争规模较小，收入巨大（1000 STX/区块，奖励每4年减半，最后减少到125 STX/区块），矿工们参与Stacks竞争的动力很大。从下图的数据可以看出，参加7278场比赛的矿工花费了约3.56 BTC，获得了1，337，000个STXToken（目前约为29.4 BTC）
数据来源: Onstacks | Onchain explorer on Stacks
2）PoX 合约的漏洞：
2023 年 4 月 19 日，Stacks 发现其 pox-2 合约中的堆栈增加函数存在漏洞，导致 bc1qpyjutel6d4gj50dscphjrqcp29ljtfjel7ccap 地址获得的 BTC 奖励比理论上计算的要多。
这种计算错误是因为 stacks-raise 函数将数据库修改等操作与确定状态更改的逻辑混合在一起，然后使用奖励周期总堆叠作为全局变量，通过连续迭代来保持状态。目前，Stacks 团队暂时将 Stacks 切换到 PoB 共识，然后用 pox-3 合约替换 pox-2。社区中的一些开发人员呼吁将Clarity改进为一种功能化的，面向表达式的开发语言，以促进静态分析和形式验证，以避免将来此类漏洞在主网上再次出现。
5.总结
Stacks无疑是BTC layer2网络的主导项目，具有生态系统的可持续发展和优质的品牌效应，即将进行重要升级：可靠和无需信任的BTC桥，sBTC，子网和Clarity语言的改进。但与此同时，PoX 机制的复杂性也给 Stacks 团队带来了一些困难，后续子网的引入会增加整个网络的复杂性。如何保证堆栈网络正常运行，顺利完成中本聪升级，是堆栈团队需要努力解决的挑战。