作者：@EatonAshton2，Beosin安全研究员。
自2023年2月Ordinals协议推出后，C NFT的铸造与BRC-20代币的热潮导致C**高度活跃。随之而来的是C**手续费飙升，**堵塞。此外，C**不支持智能合约的特性限制了更复杂的生态业务发展。市场开始将注意力聚焦在C二层**与应用，以期望捕获C生态增长的收益。
本文我们将为大家解读C二层**Stacks，我们将从其架构设计讲到其生态部分，以及面临的挑战问题。
Stacks是什么？
Stacks由Muneeb Ali基于其博士论文创建，该论文仔细介绍了一个围绕C构建的互联网框架。早期该项目被称为Blockstack，2020年正式改名为Stacks。它将自己定义为C的智能合约层。
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C上最终结算交易。两条链通过Proof of Transfer机制交互（具体内容在共识机制介绍），从而利用C**的安全性确保交易安全。
Source: Beosin
由于Stacks的交易数据需要由C**确认，而C**大约每10分钟产生一个新区块，那么Stacks如何扩容和提速呢？
首先，Stacks设计了一种特殊机制，允许Stacks链上产生称为微区块流(microblock stream)的多个小区块，让负责确认Stacks当前区块的矿工充分利用C**产生两个区块的时间间隔，处理更多交易。当比特币确认当前区块时，这些微区块也将实现最终确认，并且下一个Stacks区块会链接到当前最后一个微区块。如下图所示：
Source: Dystopia Labs, Beosin
Mechani Detail：https://github.com/stacksgov/sips/blob/main/sips/sip-001/sip-001-burn-election.md#operation-as-a-leader
Stacks设定确认微区块的矿工将获得这些微区块手续费的60%，而产生这些微区块的节点将获得手续费的40%，以鼓励矿工打包微区块和避免微区块的滥用。
其次，Stacks目前已推出Hiro HyperChains，可以将其理解为Stacks的Layer2，为开发者提供高性能的区块链开发平台，以满足低延时，高TPS的应用场景。当然，其它种类的子网也将可以构建在Stacks上以应对各种需求。这些子网都会先在Stacks**确认交易，然后在C**确认最终的状态。
共识机制：Proof of Transfer(PoX)
Stacks采用了一种称为Proof of Transfer(PoX)的共识机制。PoX是两条区块链之间的共识算法，可以看作是Proof of Work + Proof of Burn。与 PoW 一样，PoX 要求矿工花费已有的资源(C)，以竞争铸造下一个 Stacks 区块的机会；与 PoB 类似，PoX 要求矿工“燃烧”掉C获得STX代币奖励。
PoX 的一个特点是矿工花费的比特币不会被销毁，而是转移给已锁定STX代币的STX代币持有者，这称为Stacking。通过PoX机制，矿工花费C竞争Stacks的出块权力，获得STX代币奖励和该区块的交易手续费；STX持有者通过锁定STX代币，获得C奖励，目前APY约9%。
Source: https://docs.stacks.co/docs/stacks-academy/proof-of-transfer
Stacks**会使用一个可验证随机函数VRF随机选择出块者（花费的C越多，被选中的概率越大）。当矿工获得Stacks出块权力后，他们会开始打包新的Stacks区块。每个Stacks区块都包含一个指向前一个Stacks区块的哈希指针与指向对应C区块的哈希指针，从而将Stacks**和C**连接起来。
Stacks下一个重要升级Nakamoto会带来哪些变化？
Nakamoto是Stacks下一个重要升级，预计在2023年Q4完成。该升级将优化Clarity语言，引入子网和sC。这一升级将为下一次C生态的爆发提供比较完善的基础条件。
子网：
Stacks将会引入支持其它编程语言和执行环境的子网，如EVM子网。这会将以太坊上的项目更容易迁移到Stacks**上，让Stacks捕获EVM链的资金和流量。同时这些智能合约都可以使用比特币作为其资产，并最终在比特币**上结算。
子网是Stacks的扩容解决方案，通过牺牲一定的去中心化提高**性能。子网可以选择高**带宽的矿工节点或是属于子网白名单的矿工节点来处理子网的交易，以确保高性能。
sC：
sC是Stacks在Nakamoto升级中推出的去中心化的C锚定方案。sC的引入将解决C二层**如何使用C资产的问题，在Stacks和Stacks子网上的智能合约能够使用sC开展借贷，兑换，铸造稳定币等各种DeFi业务，增加C生态的TVL。
目前市场上已有很多种C锚定资产，如将C引入以太坊的Wrapped C(wC)，RenC和tC；将C引入C二层RSK**的RC。锚定原理大致相同：先在C**上锁定C，然后在目标**上铸造相同数目的锚定C；在目标**上销毁锚定C，然后在C**解锁相同数目的C。但关键在于锁定C资产的中心化程度，比如wC是由加密货币托管服务商持有用户锁定的C，中心化风险较高。之前3AC和Alameda就是wC的合作经销商，他们的破产导致一些用户无法顺利将wC换回C。RC采用C**的多重签名地址负责锁定C，使用Powpeg机制确保C锁定的信息正确传递到RSK**并执行签名，进一步降低了中心化风险。
sC在C**中使用门限签名钱包管理锁定的C，在Stacks**中通过智能合约铸造C，从而实现非托管，去中心化的C锚定。要执行peg-out操作解锁C必须获得有效的签名：至少获得70%stackers（锁定STX代币在PoX中获得C奖励的用户）的签名权力。这样大大降低了资产托管的中心化风险。
Source: https://stx.is/tc-pdf
Stacks的优势
生态优势：
Stacks是目前最活跃的C二层**。在Ordinals协议推出后，市场对C NFT的兴趣逐渐增加，Stacks上的NFT活动也开始活跃。据Muneeb Ali的说法，Stacks**已铸造价值超65万美元的NFT。
此外，Stacks的DeFi项目Alex在今年上半年TVL上涨500%，当前TVL达$24.61M。Alex是Stacks的头部Dex，产品构建非常完善，提供交易，借贷，打新，永续合约等功能。随着Stacks的升级和C生态的增长，Alex还有更大的发展空间。
Stacks生态的Arkadiko项目类似MakerDAO，专注于超额抵押资产铸造去中心化稳定币USDA，提高Stacks**的资产流动性。虽然该协议还未爆发，但我们可以期待sC引入Stacks**后它的表现。
Source: https://twitter.com/muneeb/status/1456007656305479684
Citycoin：
CityCoin是一个构建在Stacks上的协议，允许社区通过花费STX代币来获得Citycoin的奖励，从而为城市的财政做出贡献。参与者花费STX代币成为“矿工”挖Citycoin，花费的STX代币中的30%会存放在城市金库中，剩余的70%作为CityCoin Stackers的奖励。如果你理解了上文的PoX机制，Citycoin的激励设计几乎与其相同。
source: https://docs.citycoins.co/core-protocol/mining-citycoins
迈阿密是第一个加入该项目的城市，推出了MiamiCoin(MIA)。迈阿密城市金库钱包的总价值已超过2000万美元，约占迈阿密市公共预算的2%，这些资金将会用于回馈当地社区。纽约随后也加入了该计划，推出了NYCCoin。这让更多公众接触并使用数字资产和钱包，为区域的公共服务筹集资金，也帮助Stacks的品牌树立了良好形象。
Stacks可能面临的挑战
PoX的设计风险：
PoX需要C矿工花费C参与Stacks出块的竞争，从而获得STX代币奖励。目前C矿工之间竞争的较小，收益丰厚（1000 STX/区块，每4年奖励减半，最后降至125 STX/区块），矿工有很大动力参与Stacks出块的竞争。从下图数据可以看到，参与7278次竞争的矿工花费了约3.56个C，获得了1337000个STX代币（当前约为29.4个C）
Statistics: https://app.onstacks.com/
如果未来Stacks奖励减少，而参与竞争的矿工人数增加，矿工获得的STX代币奖励小于其花费的C，那么矿工还会继续参与PoX吗？根据Onstacks的数据，目前参与PoX的活跃矿工仅6位。后续Stacks继续发展，假设矿工数只增加10倍，而STX奖励再过一年左右的时间即将减半到500 STX/区块，那么STX/C汇率需要再翻2.5倍才能保证矿工有利可图，从而有动力参与PoX。因此，要么STX的价值能继续提升，要么参与竞争的矿工人数有上限，才能保证Stacks的**继续运行。Stacks能像C一样即使经历矿工“关机”也可以重新复苏吗？
PoX的合约漏洞：
2023年4月19日，Stacks发现其pox-2合约中的stacks-increase函数存在漏洞，导致bc1qpyjutel6d4gj50dscphjrqcp29ljtfjel7ccap地址获得了比理论计算上更多的C奖励。该计算错误是因为stacks-increase函数将诸如数据库修改的操作与决定状态更改的逻辑混在一起，然后使用reward-cycle-total-stacked作为全局变量在连续迭代中保存状态。目前Stacks团队暂时将Stacks切换到PoB共识，后续将pox-2替换为pox-3合约，然后Stacks恢复采用PoX共识。社区中有开发者呼吁将Clarity改良为函数式，表达式导向的开发语言，以方便静态分析和进行形式化验证，避免在未来主网上再次出现此类漏洞。
总结
Stacks 无疑是C二层**的头部项目，有持续发展的生态和优质的品牌效应，而且即将迎来重大升级：可靠、无需信任的 C 桥，sC，子网和Clarity语言的优化，为C生态的爆发提供基础条件。但同时PoX机制的复杂性在目前已给Stacks团队带来了一些难题，后续子网的引入更会使得整个**的复杂性陡增。如何确保Stacks**正确运行，顺利完成Nakamoto升级是Stacks团队需要努力解决的挑战。
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