比特幣的可編程性：Sidechains、Rollups 及 BitVM

Sidechains：Liquid、Rootstock（RSK）與 Stacks（sBTC）

Sidechain 為與比特幣主鏈平行運作的獨立區塊鏈，設計目的是實現主鏈不具備的多元功能。這些 Sidechain 透過將 BTC 鎖定在主鏈後，在 Sidechain 上發行等值資產來運作。此類系統通常具備獨立的共識規則、虛擬機與交易邏輯，提升系統靈活性與擴展性。

Liquid Network

Liquid Network 由 Blockstream 推出，屬於聯邦制 Sidechain，核心用途為加速交易所間結算。使用者可將 BTC 鎖定並在 Liquid 網路獲得等值的 L-BTC。Liquid 擁有每分鐘出塊、採用 Confidential Transactions 增強隱私，並支援發行穩定幣或證券等資產。Liquid 由聯邦成員（Functionaries）負責區塊簽署與錨定/贖回（peg-in/peg-out）管理。雖然速度與隱私皆具競爭力，其安全性主要取決於聯邦成員的誠信，而非基於比特幣的工作量證明。

Rootstock

Rootstock（RSK）與比特幣錨定，並完全相容於 EVM。它允許開發者利用 Solidity 撰寫智慧合約，進而建構 DeFi、Oracle、NFT 等應用，BTC 則做為底層資產。RSK 採用比特幣合併挖礦，礦工可同時驗證比特幣與 RSK 區塊。然而，錨定操作由聯邦負責，因此 RSK 的安全性部分依賴這一中介團體。

Stacks

Stacks（前身為 Blockstack）策略不同，把比特幣作為結算與錨定層，將運算則分流到專屬鏈。2023 年，Stacks 推出 sBTC，一種與 BTC 真正 1:1 錨定的可編程資產。開發者可透過 Clarity 程式語言撰寫智慧合約，Clarity 採具決定性、非圖靈完備架構，確保執行路徑明確且邏輯透明，有別於以太坊的 gas 計費模型。目前 Stacks 積極推動 Nakamoto 升級，引入更快出塊時間與新型共識層，加速網路回應效率。

Rollups on Bitcoin

Rollup 屬於 Layer-2 協議，透過將大量交易整合為單一證明回傳主鏈，實現高效擴容。以太坊已廣泛採用 Rollup 推動 DeFi 生態低成本、高吞吐發展。Rollup 將運算與儲存移至鏈下，將結算與驗證留在鏈上，從而兼顧部分主鏈安全性。

由於比特幣原生腳本有限，且不支援 zk-SNARK、zk-STARK 等複雜證明，Rollup 模型遷移到比特幣始終技術門檻高。不過，2024–2025 年期間，已有多個項目取得突破。

Citrea

Citrea 由 Chainway 開發，是首個專為比特幣而生的零知識 Rollup。藉 Taproot 升級，Citrea 能將 zk-proof 錨定於比特幣主鏈，同時於 zkVM 執行鏈下運算。開發者可建構加密驗證智慧合約與應用，且無需比特幣節點參與所有計算流程。此設計強調系統完整性與模組化，志在支持 DeFi 並以比特幣區塊結算。

BOB

BOB（Build on Bitcoin）整合 EVM 相容與 OP Stack 與原生 BTC 橋接，建立接軌比特幣及以太坊工具鏈的 Layer-2 應用層。開發者可直接以 Solidity 撰寫應用，錨定最終性於比特幣鏈。BOB 強調多鏈互操作，不過現階段仍面臨 BTC 跨鏈信任及驗證者去中心化的技術難題。

Botanix

2025 年初推出的 Botanix，EVM 相容，採新穎架構將交易錨定至比特幣，並於 Rollup 層保持高速運算。Botanix 可每五秒出塊，並內建錢包基礎設施及流動性支援工具。其錨定機制可選用聯邦或智能合約託管，彈性高，致力於為熟悉以太坊生態的開發者提供比特幣原生的開發環境。

目前比特幣 Rollup 尚處萌芽期，現有方案尚未具備以太坊式完全無需信任的錨定/贖回機制，仍依賴混合模式，例如第三方橋接或時間鎖贖回。因比特幣缺乏通用驗證操作碼（opcode），難以原生支援 zk-proof 或 fraud-proof。針對 OP_CAT、OP_TAPLEAF_UPDATE_VERIFY 及 Covenants 等原語的研究，未來有望推動更低信任假設的 Rollup 方案。

BitVM

BitVM，2023 年推出，為無須修改共識規則即可於比特幣實現圖靈完備運算的解決方案。其運用 Prover 與 Verifier 間的挑戰-回應協議，結合雜湊承諾與條件腳本，模擬多樣計算流程。BitVM 透過 Taproot 樹與預簽交易保障執行博弈安全。

BitVM 可將所有可運算函數於鏈下執行，僅在爭議時於鏈上驗證，有誠實一方即能確保系統安全，為零知識驗證、比特幣原生橋接及 Rollup 驗證等場景開啟全新可能。

與傳統智慧合約不同，BitVM 不於鏈上直接運算，而是將執行邏輯全面移出主鏈，僅於爭議觸發仲裁，大幅減輕區塊壓力，同時維持比特幣一貫的保守性。不過，這也會產生高延遲與高度交互，因此更適合用於結算驗證、欺詐監測或條件解鎖，而非面向終端用戶的應用。

新一代比特幣 Layer-2：Merlin、B² Network 與 Bitlayer

除 Citrea、Stacks 與 RSK 外，2025 年又湧現多種創新 Layer-2 解決方案，進一步推動比特幣的可編程性及可擴展性。

• Merlin 比特幣原生 Layer-2，專為 DeFi 優化，強調結算速度、吞吐量與開發者體驗，力圖複製以太坊 dApp 生態成功，並將價值與信任錨定於比特幣主鏈。
• B² Network 以比特幣為核心，推出 zk-rollup 架構，結合 EVM 相容與零知識證明，推動高效驗證。以遞迴 SNARKs 壓縮交易，仍需 BTC 跨層橋接機制支援。
• Bitlayer 主打模組化 zkVM Layer-2，助開發者打造通用應用，以比特幣作為結算與數據可用性基礎。支援彈性智慧合約、跨鏈消息通訊，同時兼容 Remix、Hardhat 等以太坊開發工具。

這類專案引領比特幣 Layer-2 從單純擴容邁向可編程、可組合的金融基礎建設。各自於安全性、效能及去中心化之間取得平衡，但都展現出一個共識：未來的比特幣主鏈有能力支援複雜應用，同時不違背其核心價值理念。

錨定模型、驗證者集合與證明機制假設

所有可編程比特幣 Layer-2 都必須在主鏈與二層之間順利完成資產轉移。此流程通常需依賴 BTC 錨定機制，將 BTC 鎖定於主鏈再由 Layer-2 發行等值資產，其機制完整性攸關用戶信任及協議安全。

• 聯邦制錨定 為最常見模式：特定簽名者群組管理多重簽名比特幣錢包。用戶存入 BTC，即獲取 Sidechain 資產（如 L-BTC、RBTC）；贖回時歸還資產，由聯邦返還 BTC。此模式結構簡單且擴充性強，但藏有託管風險，一旦聯邦合謀或遭受攻擊，資產可能遭凍結或損失。
• 智慧合約或 HTLC 錨定 旨在實現去託管橋接，受限於比特幣腳本能力。Rollup 多以單向錨定設計：BTC 鎖入合約，經鏈下驗證決定贖回。因比特幣難以原生驗證 zk-proof 或 fraud-proof，此類架構往往仰賴外部中繼或驗證伺服器。

各系統驗證者機制亦有所差異：

• RSK 採合併挖礦，依賴比特幣礦工經濟誘因維繫安全。
• 其他系統採特定區塊簽名者、權威或權益證明等機制。
• Layer-2 安全性及抗審查能力與驗證者群組的去中心化與透明度密切相關。

在證明機制方面：

• Rollup 採用 zk-proof（如 SNARKs）或 optimistic fraud-proof；
• BitVM 以互動式挑戰協定導入嶄新證明方式；
• 各類機制在驗證速度、成本及信任假設上皆有不同權衡。

開發者生態與工具支援

Layer-2 的可編程實用性，最終取決於開發者能否便捷打造應用。截至 2025 年，比特幣生態已湧現多樣開發工具，涵蓋智慧合約、資產發行與錢包整合。

• Stacks 提供 Clarity 程式語言，支援可預測執行路徑及比特幣區塊深度整合。開發者可建立 DeFi、NFT 平台與 DAO 智慧合約，並將其錨定於比特幣鏈。
• RSK 相容 Solidity 及 EVM 工具鏈，讓以太坊開發者可於比特幣基礎設施無縫開發，Sovryn、Tropykus 已將借貸、交易與穩定幣推進比特幣生態圈。
• Citrea 與 Botanix 正著手 Rollup SDK 開發，讓開發者以以太坊語言打造應用，支援 Remix 整合、Metamask 相容及 subgraph 數據索引。
• BitVM 開發工具仍處於初階階段，但已出現編譯器、爭議解決模組與鏈上驗證原型，為互動式證明應用打下基礎。

基礎建設供應商如 L2.watch、Chainway 與 BOB Studio 正建構監控儀表板、跨鏈橋與開發者平台，以促進比特幣 Layer-2 生態。隨互操作性提升，開發者將能構建以 BTC 結算，並擁有 Layer-2 智慧合約與代幣邏輯的多鏈應用。