BTC网络上的智能合约：Fractal Bitcoin与CAT20协议

近期，比特币生态迎来了重要更新。经过多轮测试网验证后，Fractal BTC于9月正式登陆主网。Fractal的一大亮点在于其具备智能合约功能，并在主网上线之际推出了新型代币协议CAT20。本文将深入探讨CAT20的技术设计以及其中蕴含的创新理念。

Fractal Bitcoin简介

在深入CAT20之前，我们需要先了解其运行环境Fractal Bitcoin。Fractal Bitcoin又称分形比特币，是一个与BTC完全兼容的二层网络。相较于BTC，Fractal的区块确认时间仅需1分钟，大大提升了交易速度。其基本原理是复制多条BTC网络，每条链都能处理交易，从而提高整体吞吐量。

Fractal的一大突破在于重新启用了BTC早期因安全考虑而弃用的OP_CAT操作码。这一举措极大提升了Fractal Bitcoin的功能性，使其具备了智能合约能力，为未来应用开发提供了广阔空间。

CAT Protocol概览

基于OP_CAT的支持，CAT Protocol应运而生。目前已在实际运行的是CAT20协议，某交易平台也新增了相应的功能面板。CAT20在名称上与ERC20相呼应，其功能设计也颇为相似。

部署流程

CAT20的部署过程分为"commit"和"reveal"两个阶段：

1. Commit阶段：交易输出脚本中写入代币基本信息，如名称、符号等。此阶段交易的hashId将作为该代币的唯一标识。

2. Reveal阶段：输出包含两部分 - 一个OP_RETURN用于保存CAT20初始状态的Hash，以及一个Minter用于后续Mint过程中维护状态变化。

这种两步走的部署方式在区块链项目中较为常见，有助于保护敏感信息直至最后阶段才完全公开。

Mint机制

Mint过程具有以下特点：

• 输入为一个minter，最初由部署阶段生成。
• 每次mint只能有一个minter作为输入，但可以有多个minter作为输出。
• 每次mint产生一个新token。
• 输出顺序固定，minter必须在token之前。

值得注意的是，minter数量的设置会影响整个网络的mint活跃度。如果每次只输出一个minter，可能导致mint过程拥堵；而如果允许多个minter输出，则可能因经济考虑导致minter通缩。目前V2版本默认生成两个状态相近的Minter，以平衡这一问题。

交易构建的创新

CAT20在交易构建方面采用了巧妙的设计：

1. 通过改写脚本逻辑，使用者可以控制非自身地址的UTXO。
2. 利用P2TR地址特性，根据ISSUE_PUBKEY调整公钥生成不同地址。
3. Minter作为智能合约，允许任何人使用其UTXO作为输入。

状态管理（V2版本）

CAT20采用双重状态存储机制：

• OP_RETURN中存储当前交易输出状态的Hash。
• 合约（Minter和Token）中存储剩余Mint次数。

每次Mint后，新生成Minter的mint数量为剩余可mint数量的一半。这种设计确保了mint过程的均衡分配。

与BRC20或铭文不同，CAT20 token并不直接存储在用户地址的UTXO上，而是作为独立的智能合约存在。

转账与销毁

转账时，交易的输入和输出token数量需保持一致。同一笔交易可包含多个不同token，只需各自平衡即可。

要销毁token，只需将其转到普通地址即可完成。

总结

CAT20的设计理念突出了灵活性和效率：

1. 查询token持有情况只需检查token的UTXO，无需向上追溯。
2. 通过搜索OP_RETURN中带有"cat"的交易可快速了解mint状态。

这种创新设计为比特币网络带来了新的可能性，但也需要在合约逻辑中加强验证以防止潜在漏洞。随着技术的不断完善，CAT20有望成为比特币生态中重要的代币协议标准。