重新审视比特币：价格过高会促生一个新的替代链产生

原文作者：付少庆，SatoshiLab ，万物岛 BTC 工作室

前言

随着比特币价格的持续上涨，我们在比特币生态做技术开发的人员感到了不断的压力。 每设计一个基于比特币生态的新功能，每执行一个比特币链上操作都要付出越来越大的经济代价（手续费）。但其他在比特币生态中的角色，如投资者、矿工，一般不存在这样的困 扰，期望比特币的价格会一直上涨。

有没有办法让比特币价格不要疯狂上涨呢？我们从影响比特币价格的因素来分析，看看是否可以找到答案。

1. 什么可以抑制比特币的价格上涨？

预测比特币价格涨到什么程度是一件很困难的事情，会有很多的因素影响价格的变化。 我们从两个视角先看看比特币的价格影响因素，一个是经济学视角，一个是技术视角。

1.1. 经济学视角

在经济学中，有一个结论：一种商品的价格不会出现无限制的上涨或下跌。相关的经济学知识有几个：价格弹性、市场供求关系、边际效用和价格调节机制等理论。

价格弹性理论：价格弹性是衡量商品或服务需求对价格变动的敏感程度。当价格变动时， 需求弹性决定了价格和数量之间的关系。如果需求弹性趋向于无限大（完全弹性），价格的 微小变化将导致数量的巨大变化，从而阻止价格的无限制上涨或下跌。

价格弹性中替代品的作用是影响消费者对商品价格变化的反应程度。当价格弹性较高时， 消费者更容易寻找替代品来替代原商品，因此对价格的变动更敏感。如果替代品的存在和可  用性较高，消费者可能会更倾向于转向替代品，从而减少对原商品的需求。因此，替代品的  存在可以降低原商品的价格弹性。另一方面，如果替代品的可用性较低，消费者可能会更难以找到替代品，从而对价格变化的反应较小，价格弹性较低。因此，替代品的可用性和替代  程度对价格弹性起着重要的影响作用。（本文主要是从替代品的角度来思考）

市场供求关系：市场供求关系是指商品或服务的供给和需求之间的关系。当市场供求不 平衡时，价格会受到调节以达到供需平衡。当价格上涨时，供给会增加，需求会减少，从而 限制价格的继续上涨。反之亦然。（这个因素影响较小，大的方面是比特币的总数量固定， 每年新产生的比特币数量有限。另一方面是持有比特币的人即使愿意出售，比特币的总数量 对于全球的人数来讲也是个比较小的供应量，供给端很难有较大的变化。）

边际效用理论：边际效用理论认为，消费者对商品或服务的边际效用递减。也就是说， 随着消费量的增加，每单位消费所带来的满足感逐渐减少。这意味着，消费者愿意为每单位 的商品或服务付出的价格也会递减，从而限制价格的无限制上涨。（边际效用对于使用比特 币的人员有明显的影响因素，对于投资者有较大的吸引力。）

价格调节机制：市场中的价格调节机制可以确保价格在一定范围内波动。价格上涨会刺激供应商提供更多商品或服务，同时减少消费者需求。价格下跌则会减少供应商的供给，同 时增加消费者的需求。通过供求的反馈机制，市场上的价格会相应调整，避免出现无限制的 上涨或下跌。（在没有办法提高供应量的情况下，只能减少消费。如果不能减少消费，就在 寻找替代品。）

这些理论有助于我们用经济学的知识理解商品价格的形成和变动，以及为市场参与者提供了一些指导原则。然而，市场中的价格受到多种因素的影响，尤其是对于比特币这个新事 物，不是简单的普通商品，不能依靠单一的因素或几种因素就简单的下结论。

但经济学知识给了我们一个重要的思考，只要能找到替代品，就可以抑制商品（“ 比特币 ”）价格的上涨。

1.2. 技术视角

是否可以寻找到替代品？我们先从比特币的特性来观察。下图是我在《从状态机的角度 观察比特币二层，可以看到未来 Web3.0 应用的架构和建设路径》文章中，对比特币和二层 建设相关系统的总结。

首先，我们从区块链系统、分布式系统、中心化系统三个角度来看，区块链系统作为去 信任账本的能力是其他两个系统所不具有的。如果有比特币的替代品，应该也会从区块链系 统中产生。

其次，我们对比比特币系统和其他区块链系统，我们会发现比特币系统在去中心化、安全性、隐私性、抗审查能力都很强，目前还没有在这几点上可以与之聘美的区块链。如果可以找到一个在这些基础特性上能够替代比特币的区块链系统，技术上就可以替代比特币系统。

需要说明的是： 比特币系统沉淀了大量的资金，也就是人们常说的 OldMoney ，即使在技术上可以替代比特币，短时间也很难撼动比特币在数字货币领域的霸主地位。

总结：从经济学视角，如果我们得出结论，只要找到比特币的替代品，就可以抑制比特币的价格上涨。技术视角，如果我们想找到比特币的替代品，需要从链的系统结构来寻找， 并且基础特性要能够与比特币持平。目前还没有看到这样的系统产生，即使目前在数字货币 市值第二的以太币，在基础特性上也不能替代比特币。这也是比特币一支独大的部分原因， 也是比特币生态稍有成果（铭文、比特币二层），就重新成为热度中心的原因。

为什么区块链那些基础特性中的去中心化、安全性、隐私性、抗审查能力会这么重要？ 洪蜀宁老师从货币的角度给过相关的解释，即，如果能够成为世界范围可以接受的数字货币， 需要具有安全性、隐私性、抗审查能力。更高的层面，需要从社会学角度来分析，这超出了 本文的范围和作者的能力范围。但它确实很重要，很多人都追求这些特性带来的好处。

2. 重新审视比特币

为了寻找到比特币的替代品，我们需要重新审视比特币。我们先看看比特币的基本特点和它的主要问题。再从分层设计角度，看比特币在 web3.0 应用架构中的定位（一层网络）。

在讨论比特币的基本特点前，我们需要一些共识协议的基础知识。

2.1. 共识算法（或协议）的基础知识

在这里，我们主要就用 PoW 和 PoS 作为案例介绍，介绍中我们会对比 PoW 与 PoS 之间 的区别。这样便于理解替代链需要的共识算法的特征。

（1）同步算法与异步算法区别

PoW 是一种异步算法，在 PoW 的世界里，所有的节点都是竞争关系，跑得最快的这个 节点来出块。它通过牺牲系统整体的效率，来提升整个系统的健壮性。只要系统中有一个节 点存在，系统就可以一直跑下去。因而 PoW 可自由伸缩，理论上可支持的节点数没有上限。

所有的 PoS 算法都是同步算法。PoS 算法强调的是节点之间的协作性。在效率上，或者说它在出块速度上，会比 PoW 高。但它牺牲的就是去中心化程度，因为需要协作，所以它 需要吸引足够多的节点来对候选区块进行投票。只要没有收集到足够多的节点投票，这个区 块就没有办法发出来，所以它是一个同步算法。在 PoS 系统中，出块的效率是由整个系统参 与并成功投票的节点中最慢的那个节点来决定的。

（2）算法复杂度与通信复杂度

PoW 被人广泛诟病的就是耗电量过高。从算法理论来说，它是通过牺牲计算复杂度来 降低通信复杂度。Hash 计算复杂度是相对高的（且反复计算 hash 需要消耗大量电力）。但 PoW 的通信复杂度，可以说是所有共识算法中最低的。PoS 算法，由于节点是协作关系，它 可以不用消耗大量电力去算 Hash ，所以计算复杂度是比较低的。但是由于需要 PoS 投票通 信协作，它的通信复杂度往往与节点数的平方成正比。例如，传统的 PBFT 算法的通信复杂 度就是 O(N^ 2)。

PoW 的通信复杂度最低，去中心化程度最高，这种特性很好地适应了互联网网络环境受限的现状。这就是为什么比特币这么多年能够存活并发展壮大的原理，其实在此之前有过 数百种不同的尝试，而只有比特币借助 PoW 算法获得了发展。

（3）经济能力对比

PoS 无需消耗大量电力即可保护区块链（据估计，作为 PoW 共识机制的一部分， 比特币和以太坊 1.0 每天都消耗超过 100 万美元的电力和硬件成本。）

由于缺乏高电耗要求，因此不需要发行太多的通证来激励参与者继续参与网络。从理论上讲，甚至有可能出现负净发行，其中一部分交易费用被作为燃料消费掉，从而随着时间的流逝减少了货币供给。

PoS 权益证明为使用竞争理论机制设计的各种技术打开了大门，以便更有效地阻止集中巨头的形成，如果形成类似经济领域的卡特尔现象，就会出现放任网络有害的方式（例如， 基于 PoW 私自挖矿行为）。

PoS 减少了集中化的风险，因为不会出现规模经济的问题。1000 万美元的数字货币将为你带来 100 万美元， 100 美元会带来 10 元的回报，都是 10% 的回报，而没有任何其他不成 比例的收益。不会像工作量证明 PoW 那样，有更多的资金优势的参与者就可以购买或生产 更好的设备，获得丰厚的回报，普通参与者因为弱势，基本不能获得回报。

可以使用经济惩罚来预防各种形式的 51 ％攻击，PoS 的这种能力比工作量证明 PoW 的代价高得多。用 Vlad Zamfir 的解释：“如果你参与 51 ％的攻击，就好像你的 ASIC 矿场被烧毁了 ”。而 PoW 只会出现没有收益的情况，而不会有烧毁矿机与矿场的效果。

2.2. 比特币的基本特点

比特币的通用区块链特点我们不再描述，那些特点是区块链系统都会拥有的特点，也是区块链系统在三种系统结构（区块链系统、分布式系统、中心化系统）中不可替代性的原因。 

（1）共识协议带来的显著能力

我们在 1.2 节指出比特币系统在去中心化、安全性、隐私性、抗审查能力都很强， 目前还没有在这几点上可以与之聘美的区块链。这几个特性基本都是因为共识协议的原因而产生 的。因为比特币 Pow 的共识协议是异步算法，有较低的通讯复杂杜，所以可以使得任意的 节点都可以加入与退出，这样比特币的网络就可以容纳无数的节点，众多的节点使得比特币 具有很强的去中心化、安全性、隐私性、抗审查能力。从 1.2 节的表格可以看到，如果抛开 系统结构的限制，分布式系统也很容易具有这样的能力，但很可惜分布式系统不具有区块链 的账本能力。

为什么其他的 Pow 区块链系统没有达到比特币的地位？虽然有很多原因，但 Pow 有一 个重要的马太效应，就是价值越高的区块链系统吸引的算力越大，这样就造成因为缺少足够 的算力，其他的区块链系统的安全性得不到保证。

（2）现在看比特币的不完美可以理解是分层设计的需要

我们从 Vitalik 在以太坊的白皮书中对比特币的不完美的总结（UTXO 的无账号系统，执行语言的非图灵完备，可扩展性差等问题），可以看到比特币的其他几个显著特点：

1） 比特币的账户系统 UTXO

在当前的区块链项目中，主要有两种记录保存方式，一种是账户/余额模型，一种是 UTXO 模型。比特币采用就是 UTXO 模型，以太坊、EOS 等则采用的是账户/余额模型。

在比特币钱包当中，我们通常能够看到账户余额，然而在中本聪设计的比特币系统中， 并没有余额这个概念。“比特币余额 ”是由比特币钱包应用派生出来的产物。UTXO（Unspent  Transaction Outputs）是未花费的交易输出，它是比特币交易生成及验证的一个核心概念。 交易构成了一组链式结构，所有合法的比特币交易都可以追溯到前一个或多个交易的输出， 这些链条的源头都是挖矿奖励，末尾则是当前未花费的交易输出。

所以现实世界中没有比特币，只有 UTXO 。比特币的交易由交易输入和交易输出组成， 每一笔交易都要花费（spend）一笔输入，产生一笔输出（output），而其所产生的输出， 就是“未花费过的交易输出 ”，也就是 UTXO。

如果要实现智能合约，UTXO 这种账户模型存在非常大的问题。以太坊黄皮书的设计者 Gavin Wood 对 UTXO 的理解十分深刻。以太坊的最大新功能点是智能合约，因为智能合约的 考虑，Gavin Wood 要基于 UTXO 去实现图灵完备的智能合约是困难的。而账户模型是天然的 面向对象的，对每一笔交易，都会在相对应账户上进行记录（ nonce++） 。为了易于管理账 户，而引入了全局状态，每一笔交易都会改变这个全局状态。这和现实世界是相对应的，每 一个微小的改变，都会改变这个世界。因此以太坊使用了账户系统，后期的公链基本都是基 于各种类型的账户系统实现的。

UTXO 的另一个严重缺陷是，不能为账户的取款额度提供精细的的控制。这点在以太坊 的白皮书中有相关的说明。

2） 比特币的脚本语言，非图灵完备

尽管比特币的脚本语言可以支持多种计算，但是它不能支持所有的计算。最主要的缺失是比特币的脚本语言，没有循环语句和条件控制语句。因此，我们说：比特币脚本语言不是 图灵完备的。这导致比特币脚本语言有一定的局限性。当然，由于这些局限性，黑客就没办 法使用这种脚本语言，写一些死循环（会造成网络瘫痪），或者一些能导致 DOS 攻击的恶 意代码，也就避免了比特币网络受到 DOS 攻击。 比特币的开发者，也认为核心区块链，不应该具备图灵完整性，来避免一些攻击和网络堵塞。但是，也正是由于这些局限性，比特币 网络没有办法运行更复杂的程序了。不支持循环语句的目的，是避免交易确认时出现无限循环。

如果没有分层设计理论，为了安全性，不支持图灵完备的理由是不充分的。而且非图灵完备的语言所做的事情很有限，这会限制区块链的发展与成长高度。 

3） 比特币的其他不完善，安全性、扩展性

挖矿的中心化问题，比特币挖矿算法基本上是让矿工千万次地轻微改动区块头，直到最终某个节点的改动版本的哈希小于目标值。然而，这种挖矿算法容易被两种形式的中心化攻 击。第一种，在比特币挖矿这一特殊任务上，挖矿生态系统被专门设计的，效率提高上千倍的 ASICs（专用集成电路）和电脑芯片控制。这意味着比特币挖矿不再是高度去中心化的和 追求平等主义的，而是需要巨额资本的有效参与。第二种，大部分比特币矿工事实上不再在 本地完成区块验证，而是依赖中心化的矿池提供区块头。这个问题可以说很严重，当前排名 前三的采矿池间接控制着比特币网络中约 50 ％的处理能力。

扩展性问题是比特币的一个重要问题。使用比特币，每小时增长约 1 MB 。如果比特币网络每秒处理 Visa 的 2000 次交易，则每三秒钟将增长 1 MB（每小时 1 GB ，每年 8 TB） 。较低的交易次数，也引起比特币社区的争议，大区块链虽然可以提高性能，但问题是中心化风险。

从产品生命周期的角度，比特币一些小的不完善，可以在自身系统中得到改善，改善的方法受到当前系统的限制。如果可以在一个新系统中解决这些问题，就完全可以不考虑老系统的限制问题。既然要打造一个新的区块链系统，那么设计新系统的时候，这些小的功能完 善也可以一起进行设计与升级改造。

在以太坊白皮书中描述的比特币的不完美，如果从分层设计的角度看，大部分都是合理的。这些不完美，会在比特币的二层建设中来完成。

2.3. 比特币的阿喀琉斯之踵

在这里，我们借助洪蜀宁老师对于比特币生态问题的定义“阿喀琉斯之踵 ”：即比特币每四年减半，对区块的奖励会逐渐减少，直至为零，会导致比特币网络的安全性将会出现很 大的问题和威胁。

解决比特币的阿喀琉斯之踵是在比特币上开发大量的应用，重新为网络注入持续的价值， 使得手续费的大幅增长可以抵消区块奖励的减少，让维护网络的矿工收益不仅仅来自区块的  奖励，也逐渐会使矿工的更多收益来自手续费的奖励。这样不仅让矿工受益，还可以使得使  用比特币生态技术的项目方与应用的使用者受益，会形成一种生态中各种角色多赢的局面。 这种多赢的局面才可以解决比特币的阿喀琉斯之踵问题。

因为比特币社区中的重要贡献者相对比较保守（有些人称为比特币的原教主义），在早期，一些人对于比特币的应用是有比较强烈的抵触情绪的。但随着技术的发展与应用的发展， 像铭文这样的资产发行功能在比特币上得到了更多人的使用后，越来越多的人开始接受在比 特币上开发应用的思想，并且将这种思想进一步完善，形成比特币的二层网络建设或链下建设的系统思想与建设路径。

2.4. 再谈分层设计与比特币适合一层网络建设

为了更好的理解 2.2 节中比特币的基本特点和比特币的应用建设，还需要借助分层设计的理论。对于为什么要做分层设计，我在文章《一文梳理比特币二层（Layer 2）建设的基础 知识体系》的 1.3 节中有比较详细的介绍。这里我们只简单引用相关内容：分层设计是一种 人类处理复杂系统的手段和方法论，通过将系统划分为多个层次结构并定义各层之间的关系 和功能， 以实现系统的模块化、可维护性和可扩展性，从而提高系统的设计效率和可靠性。

从分层设计的视角看比特币的不完美（UTXO 的无账号系统，执行语言的非图灵完备， 可扩展性差）已经都不是问题，反而设计成一层网络的必要特点。那些设计过于完善的区块链系统更适合做为比特币的二层建设技术或者其他测试链技术而生存。

从 Web3.0 的应用架构层面，也可以看到分层设计与比特币的一层网络的地位。这块内容我在《从状态机的角度观察比特币二层，可以看到未来 Web3.0 应用的架构和建设路径》 文章中有更详细的介绍。在这里我们引用 Web3.0 时代大规模应用的系统架构图来简单说明。

从上面的结构图中，我们可以看到 Web3.0 的一层、二层、三层、 …… ，乃至更上层应 用的系统结构。图中最左侧的其他区块链系统可以认为是 1.5 层，因为他们没有比特币主网 的特性，但又可以独立完成一定的系统功能。

这个图带给我们一个思考，我们要寻找的替代链是要在一层替代？还是在较高层替代？ 我个人认为在一层替代比特币是一个非常难的事情，如果从现有的比特币二层来看，在几个 重要特性上能够符合要求，成为替代链的可能性也不大。可以在比特币的一层和二层之间有 一个 1.5 层的替代链，但要求这个替代链的特性要比其他区块链系统更强壮，需要在去中心化、安全性、隐私性、抗审查能力方面几乎与比特币的能力相当。找到这个定位，我们来更 详细的描画这个替代链的其他内容。

3. 比特币的替代链

3.1. 如果替代链一定会诞生，它的特征是什么？

在 1.2 节中我们引用了比特币一层的基础特点和二层建设的特点的图表。我们是想找个一个具有和比特币相似特征，能够将比特币的表现差的地方提高的区块链系统（这里必须是 区块链，因为需要去信任账本功能）。简单总结陈一句话：希望这条新链具有比特币的这些 优良特性（公开透明性、去中心化能力、安全性、抗审查性），在计算能力、性能、经济成 本方面得到改善，尤其是经济成本能够降低。如果不能在计算能力和性能方面提高，只降低 经济成本也完全可以接受。

那么希望得到的新的区块链将具有如下特征：

如果想得到上表中新链的特征，那么这个新链的技术实现元素会是什么样子？大致总结如下：

（1）加密算法：保持比特币的加密算法可以满足需求，如果直接使用 Shnorr 签名可能会更好。

（2）共识协议：为了保持足够的去中心化，容纳更多的节点加入，只能是异步算法， 通讯复杂度较低。这样的共识算法有那些呢？是某种 PoW 算法？或者其他类 PoW 算法？

（3）出块时间：不能太快，参考比特币区块时间的设计考虑因素。这涉及到了算法难度调整的问题。

（4）区块链大小：这块可以考虑比特币的设计因素和已经形成的经验因素， 以及技术发展后对于软硬件的发展因素，可以参考 4 M 的存储尺寸。

（5）账号类型：是使用 UTXO 模型还是账号的 Account 模型？因为要支持高层建设，并且要支持分布式系统（类似闪电网络），采用 UTXO 模型会更加具有可参照性和降低工程实现的难度。因为在以太坊（Account 模型）上的雷电网络可能是个进展不顺利的案例。

（6）计算能力：因为替代链的作用在底层，极有可能不需要图灵完备。因为目前比特 币领域 Taproot ，MAST ，Tapscript 的技术发展已经看到能够满足底层链的需求。而且如果最大限度的保证安全性，也可能会放弃图灵完备。

（7）经济模型设计：这个是个比较复杂的问题，如果共识协议能够确定，再确认相关的利益方，才能得到更清晰的设计需求。

其他编程语言，交易结构等问题是比较细节的问题，在实现阶段考虑即可，不影响替代链主要特征的判断。

3.2. 替代链会诞生在哪里？

这样的系统会完全新诞生吗？我个人判断很难，也可能不必要的。

参考 Web3.0 的应用架构图，大概率会在其他区块链系统或者分布式系统中诞生。这里所说的在分布式系统中诞生，是借助分布式系统的现有架构，诞生一个建立在这个架构上的 区块链系统。如果借助 Lightning Network  或者 Nostr 会不会更容易一些？因为这些网络的 结构已经具有众多的节点，如果能让产生某种共识协议，让这些节点做一些事情，还完成账本相关的工作，会不会更容易完成？也会更多方共赢？如下面的红圈所示的两个区域： 

3.3. 什么样的团队适合做出这个替代链？

如果我们在上节中，所描述的两个诞生区域是可行的话，那么有这两个区域经验的项目团队都有可能是建设者。

一方面我们从其他区块链系统中找相似的系统，目前就能看到一些链满足 3.1 节中的特征。有个需要说明的地方，这样的链的共识算法不能是与比特币主网竞争算力的 PoW 算法， 不然因为马太效应，这样的链很难保证安全性。提示异步算法还有基于空间与时间的证明算 法，其通讯复杂度也不高。于是基于 UTXO 的异步共识算法，出块时间和区块大小与比特币相似，都有可能成为潜在的候选者。这样的区块链系统已经存在，为了避嫌，不引用项目的名称。如果能够借助比特币主网的某些特性，是不是更容易出现这样的替代区块链系统？

另一方面，如果考虑利用现在闪电网络的节点或 Nostr 的节点，重新开发一个替代链，满足 UTXO 的异步共识算法也会是一种可行的思路。在这方面还没有看到探索者，但应该是存在理论的可行性。

如果有团队可以像 Elon Mask 那样从第一性原理出发，也完全可以不依赖于原有经验和传统观念。使用第一性原理做事情，可以按照相关步骤进行：定义问题、分解问题、确定基 本原理、动手实践、验证结果。也非常有可能成为这个替代链的建设者。

4. 总结

本文是我们项目团队开发比特币生态技术时，对于比特币价格持续上涨带来的一个思考。 文章里面的描述和内容还不够完善，更多的是为关注这个领域的人员贡献一些思想素材。

我尝试从经济学视角和技术视角分析产生比特币替代链的可能性。然后有从比特币的基本特点和分层设计的角度，总结能够作为一层网络基础设施比特币的特点。最后再描绘替代链的特征和可能的诞生领域，以及可能的建设团队。希望能够在一定程度上促进替代比特币的区块链系统产生，或者能引起更多的人关注这个方向。