在比特币闪电网络的发展中，虽然PTLC和CoinJoin在很大程度上提高了中心化和私密性，但流动性是阻碍闪电网络大规模采用的严重问题之一。通常，对于新用户来说，下载闪电钱包后，必须找到入站流动性才能从闪电通道接收比特币。进出流动性的多少也决定了用户可以收发多少比特币。同时，在闪电通道中，流动资金总量是固定的，除非通道关闭重置，否则无法改变。所以总体来说，闪电网的移动性带来的实际用户体验可能并不好。
不久前，比特币2023在迈阿密海滩进行得如火如荼。在这个问题上，比特币开发商Burak Keceli为观众带来了比特币Layer2协议方舟，这是闪电网络的替代方案，允许用户在不引入流动性限制的情况下发送和接收资金。今天，远见新闻将介绍方舟如何工作及其技术特点。
一、工作模式在比特币网络中，一笔交易由输入和输出组成。该地址持有的比特币总量被称为未用交易输出(UTXO)，一笔交易被收款人的私钥签名后进入新地址的BTC将再次变成UTXO。Ark协议使用共享UTXO集合进行匿名离线支付，协议中已提交但未发布的交易输出称为虚拟UTXO(vTXO)。有两种方法可以得到vTXO。一种是从已经拥有vTXO的用户那里获取。另一种是通过原子双向挂钩机制提升，将链中的UTXO 1:1转换为vTXO。当然，用户可以在链上单方面将vTXO转换成UTXO，而不需要寻求ASP的合作。
Ark协议涉及用户和Ark服务提供商(ASP)。用户是指那些持有、发送和接收vTXO的非交互实体，而ASP类似于闪电网络服务提供商，作为一个无信任的中介，为网络提供vTXO流动性，并收取流动性费用。同时，ASP还充当了blind CoinJoin的协调者，通过提供简单的调整和盲混，为交易提供隐私保护。
当用户根据协议进行支付时，他们需要在ASP创建的共享vTXO资金池中支付vTXO。ASP 24小时在线。它的主要工作是每5秒创建一个盲交易池，盲混交易，避免支付跟踪。同时，ASP可以将发送方的vTXO兑换成链上的资产，利用自有链上资金为CoinJoin创建新的vTXO。因此，即使链上的交易池是公开的，也只是显示ASP提供的一个或几个输入，链上的数据观察者无法找到真正的支付方。随后，从ASP的盲事务池中生成包含新创建的vTXO的vTXO输出。VTXO被捆绑和嵌套在这个共享输出下，并且可以在链上公开。在Ark协议中，vTXO的输出生命周期只有4周，收款人需要在前两周签署n-of-n多重签名才能收到vTXO(嵌套vTXO。如果vTXO在前两周无人认领，vTXO将回到发送者的控制之下，这类似于闪电网络上的HTLC超时。另一方面，如果ASP在此期间不合作或不响应，并且不联合签署ATLC，则vTXO的所有者可以公开其嵌套的vTXO，然后等到合同中编码的某个相对时间窗口(24小时)才接收资金。当然，如果发布的vTXO超过4周无人认领，ASP将可以单独清算。
第二，技术特性没有流动性限制。与闪电网相比，方舟协议没有引入所谓的闪电通道、出站流动性和入站流动性。
非交互方舟的非交互支付是通过类似比特币的静默支付的方式实现的，即接收方提供发送方和接收方之间的“共享秘密”，并向发送方提供类似于静默支付的专用公钥。每个新创建的vTXO用包含支付承诺的临时共享秘密来调整。当vTXO耗尽时，即当2-of-2连接器关闭时，锚ATLC将显示支付证书。
但是目前接收Ark协议是对非交互性的妥协。它使用一种交互方式，即n对n多重签名来限制事务输出。其异步离线接收不完善，收款方必须在线运行方舟客户端签名才能限制共享UTXO的输出。也就是说，用户必须每一两周上线一次才能领取自己的代币，否则无人认领的代币将被ASP清除。所以对于方舟来说，要想真正实现完全无交互，让用户收到线下支付，必须有一个类似BIP-118和BIP-119的“盟约”原语来限制交易输出。事实上，即使这个原语附着在闪电网上，它仍然无法实现非交互性。
绝对原子性所谓原子性，是指一个事务是不可分的，要么完全成功，要么完全失败。Ark使用一种新的锁类型原语Txlock来确保离线传输的绝对原子性。Txlock是一种条件，在这种条件下，只有在存在双方同意的交易标识符的情况下，它才能被解锁。
在Ark协议中，通过使用连接器来满足Txlock条件。连接器是协议中一种特殊类型的输出。它的基本原理是，如果我们希望比特币脚本检查特定的交易ID是否存在，我们只需要将交易的输出附加到支出交易，并根据支出交易的预防检查预先签署的签名。签名sighash的前像中的连接器输出点将被提交给我们希望满足Txlock条件的事务ID。在Ark上下文中，这是一个包含目标收款人的vTXO的现金池交易。在锚定时间锁合同(ATLC)中使用Txlocks来提供原子单中心支付计划。当vTXO第一次被创建时，ATLC是附属于它的。当一个vTXO被花掉的时候，vTXO的拥有者与ASP合作签署atlc:connect。通过ATLC的2-of-2键路径，预连接的ATLC将连接到连接器以形成Txlock。
这个Txlock结构确保了如果ASP需要额外的ATLC，连接器输出点的上下文必须保持不变。换句话说，ASP不能使它创建的事务池翻倍。这为发送方提供了一个原子支付结构，因为接收方的vTXO与连接器嵌套在同一个事务池中。
在链上的足迹更少相比闪电网，方舟没有开闭通道的概念，与链的交互更少，所以在链上占用的空更少。
ASP提供的隐私“CoinJoin”隐私服务；收款人不需要获取入站流动性，实时运行服务器收款，也不需要向外部观察者泄露隐私。
像ATLC和连接器一样，通过将散列时间锁契约(HTLC)和点时间锁契约(PTLC)附加到事务池，Ark可以与lightning网络兼容。额外的HTLC存在于另一个名为HTLC输出的共享UTXO下，它也将在四周后到期。ASP将HTLC转发到其交易池的那一刻，它将被转发到一个更广泛的闪电网络。这意味着ASP也是一个闪电服务提供商。Ark用户也可以使用嵌入HTLC的vTXO从闪电网络收款。
由于任何人都可以运行ASP，用户可以通过不同的ASP发送闪电发票。将HTLC(或PTLC)附加到不同ASP创建的交易池后，HTLC可以通过MPP转发到最终收款人。
零确认vTXOArk协议支持零确认vTXO，随着交易池的创建每5秒计算一次支付，但结算是每10分钟一次。因此，付款立即被记录，收款人可以花费他的零确认vTXO进行转账或支付闪电发票(类似于收款码)，而无需等待链上的确认。因此，理论上，当一个事务池中的事务还在内存池中时，ASP可以双倍花费这个事务。但Burak表示，由于转账的绝对原子性，如果ASP在双方约定的CoinJoin交易id下，双消费了接收方的vTXO，那么ASP将无法赎回发送方的vTXO。
Burak认为未来Ark可以使用假设的数据操作操作码“opcode”(OP _ XOR或OP_CAT)来限制ASP的签名中的nonce，以避免重复支付。届时，如果CoinJoin交易出现双花，用户可以伪造ASP签名来认领之前赎回的vTXO。
第三，得出方舟协议创始人最初是闪电网的强烈批判者。他对闪电网络的入站移动性、异步接收、链足迹、接收者隐私和交互性的批评是方舟的种子。伯拉克自己也承认，他之前的一些反对意见从长远来看是可以解决的，但他找不到解决流入流动性问题的“良方”。在这一理念的推动下，Ark应运而生，其创新将大大降低用户使用Layer2支付的门槛，并模仿CoinJoin、盲支付、静默支付等多种比特币原语构建Ark协议，从而实现比特币的可扩展性和隐私支付。相比闪电网，方舟协议不仅提出了其固有的流动性问题的解决方案，而且兼容闪电网，至少是一个可以互补的协议。
但是，Ark还有很多需要改进的地方。例如，收款人必须每隔一两周在线签名才能获得令牌，这就产生了新的用户体验问题。事实上，对于Ark采用0-conf导致的双花问题，比特币开发者社区也有过一些争论。如果能在非交互和双花问题上进一步完善，Ark的用户体验和协议的安全性都会有很大的提升。另外，方舟是链下完成的。虽然在链上无法观察到发送方和收款方，但还是要质疑ASP是否知道隐私数据。
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