BTC網路上的智能合約：Fractal Bitcoin與CAT20協議

近期，比特幣生態迎來了重要更新。經過多輪測試網驗證後，Fractal BTC於9月正式登入主網。Fractal的一大亮點在於其具備智能合約功能，並在主網上線之際推出了新型代幣協議CAT20。本文將深入探討CAT20的技術設計以及其中蘊含的創新理念。

Fractal Bitcoin簡介

在深入CAT20之前，我們需要先了解其運行環境Fractal Bitcoin。Fractal Bitcoin又稱分形比特幣，是一個與BTC完全兼容的二層網路。相較於BTC，Fractal的區塊確認時間僅需1分鍾，大大提升了交易速度。其基本原理是復制多條BTC網路，每條鏈都能處理交易，從而提高整體吞吐量。

Fractal的一大突破在於重新啓用了BTC早期因安全考慮而棄用的OP_CAT操作碼。這一舉措極大提升了Fractal Bitcoin的功能性，使其具備了智能合約能力，爲未來應用開發提供了廣闊空間。

CAT Protocol概覽

基於OP_CAT的支持，CAT Protocol應運而生。目前已在實際運行的是CAT20協議，某交易平台也新增了相應的功能面板。CAT20在名稱上與ERC20相呼應，其功能設計也頗爲相似。

部署流程

CAT20的部署過程分爲"commit"和"reveal"兩個階段：

1. Commit階段：交易輸出腳本中寫入代幣基本信息，如名稱、符號等。此階段交易的hashId將作爲該代幣的唯一標識。

2. Reveal階段：輸出包含兩部分 - 一個OP_RETURN用於保存CAT20初始狀態的Hash，以及一個Minter用於後續Mint過程中維護狀態變化。

這種兩步走的部署方式在區塊鏈項目中較爲常見，有助於保護敏感信息直至最後階段才完全公開。

Mint機制

Mint過程具有以下特點：

• 輸入爲一個minter，最初由部署階段生成。
• 每次mint只能有一個minter作爲輸入，但可以有多個minter作爲輸出。
• 每次mint產生一個新token。
• 輸出順序固定，minter必須在token之前。

值得注意的是，minter數量的設置會影響整個網路的mint活躍度。如果每次只輸出一個minter，可能導致mint過程擁堵；而如果允許多個minter輸出，則可能因經濟考慮導致minter通縮。目前V2版本默認生成兩個狀態相近的Minter，以平衡這一問題。

交易構建的創新

CAT20在交易構建方面採用了巧妙的設計：

1. 通過改寫腳本邏輯，使用者可以控制非自身地址的UTXO。
2. 利用P2TR地址特性，根據ISSUE_PUBKEY調整公鑰生成不同地址。
3. Minter作爲智能合約，允許任何人使用其UTXO作爲輸入。

狀態管理（V2版本）

CAT20採用雙重狀態存儲機制：

• OP_RETURN中存儲當前交易輸出狀態的Hash。
• 合約（Minter和Token）中存儲剩餘Mint次數。

每次Mint後，新生成Minter的mint數量爲剩餘可mint數量的一半。這種設計確保了mint過程的均衡分配。

與BRC20或銘文不同，CAT20 token並不直接存儲在用戶地址的UTXO上，而是作爲獨立的智能合約存在。

轉帳與銷毀

轉帳時，交易的輸入和輸出token數量需保持一致。同一筆交易可包含多個不同token，只需各自平衡即可。

要銷毀token，只需將其轉到普通地址即可完成。

總結

CAT20的設計理念突出了靈活性和效率：

1. 查詢token持有情況只需檢查token的UTXO，無需向上追溯。
2. 通過搜索OP_RETURN中帶有"cat"的交易可快速了解mint狀態。

這種創新設計爲比特幣網路帶來了新的可能性，但也需要在合約邏輯中加強驗證以防止潛在漏洞。隨着技術的不斷完善，CAT20有望成爲比特幣生態中重要的代幣協議標準。