是 Ruben Somsen 于 2018 年基于 eltoo（或称 LN Symmetry）提案开发的原始第二层协议。2021 年，CommerceBlock 构建了原始提案的变体 Mercury。2024 年，构建了原始 Mercury 方案的进一步迭代，即 Mercury Layer。

与其他系统（例如 Lightning）相比，Statechain 协议的讨论要复杂一些，因为最初提出的设计、实际实施的两个设计以及其他可能提出的设计之间可能存在一系列变化。

与 Ark 类似，状态链也依赖于中心化协调服务器才能运行。与 Ark 不同，它们的信任模型与 Ark 批次中的 vUTXO 略有不同。它们依赖协调服务器删除先前生成的私钥共享以保持去信任状态，但只要服务器遵循定义的协议并执行，它们就能提供强大的安全保障。

状态链的总体思路是能够在协调器的帮助下，在链下将整个 UTXO 的所有权在不同用户之间转移。它不需要像闪电网络那样接收流动性，也不需要像方舟那样由协调器服务器提供任何流动性。

首先，我们来看一下 Ruben Somsen 提出的原始协议。

原始状态链

状态链实际上是一种预先签名的交易，允许状态链的当前所有者随时单方面在链上撤回，并且历史签名消息以加密方式证明过去的所有者和他们发送状态链的接收者批准了这些转移。

最初的设计是基于 eltoo 构建的，使用了 ，但目前关于如何实现相同功能的计划是使用 和 （关于这一点的详细解释在 CHECKSIGFROMSTACK 文章的末尾）。其基本思想是编写一个脚本，允许预签名交易使用任何包含该脚本并锁定相应数量比特币的 UTXO，而不是绑定到单个特定的 UTXO。

在该协议中，希望将代币存入状态链的用户需要联系协调器服务器并执行存款协议。存款用户 Bob 会生成一个由他唯一拥有的密钥，以及一个最终会被共享的“临时”密钥（稍后会详细介绍）。然后，他们创建一笔存款交易，将代币锁定在一个需要协调器密钥和临时密钥签名的多重签名上。

使用这个多重签名，Bob 和协调者签署一笔交易，该交易将花费该币，并创建一个 UTXO。该 UTXO 可以被任何其他使用临时密钥和协调者密钥（使用闪电网络对称性）签名的交易使用，也可以在时间锁之后被 Bob 的唯一密钥使用。Bob 现在可以为多重签名注入适当的金额，状态链就创建好了。

要将状态链转移给 Charlie，Bob 必须经过多个步骤。首先，Bob 用他唯一的私钥签署一条消息，证明他将要将状态链转移给 Charlie。Charlie 还必须签署一条消息，证明他已从 Bob 收到状态链。最后，协调服务器必须签署一项新交易，允许 Charlie 单方面在链上认领状态链，之后 Bob 才能向 Charlie 发送临时密钥的副本。

所有这些都通过适配器签名实现了原子化。这些签名可以通过一段随机数据进行修改，使其失效，但一旦签名持有者收到该信息，即可恢复有效。所有消息以及新的预签名交易均使用适配器签名进行签名，并通过适配器数据的发布同时原子化地生效。

状态链的持有者必须相信，协调器服务器绝不会与之前的所有者合谋签署立即关闭状态链的命令，窃取当前所有者的资金。但如果协调器真的参与了盗窃，预签名消息链可以证明其参与了盗窃。如果之前的所有者试图使用其预签名交易窃取资金，则支出路径上的时间锁仅使用其密钥即可允许当前所有者提交其预签名交易，并在链上正确领取资金。

水星和水星层

原始的 Statechain 架构需要软分叉才能运行。CommerceBlock 设计了其 Statechain 变体，使其无需软分叉即可运行，但为了实现这一点，他们在功能方面做出了一些权衡。

其基本思路与原始设计相同，所有用户都持有一笔预签名交易，允许他们单方面提取资金；协调器服务器仍然负责链下转账，这需要用户信任其诚实行事。两者的主要区别在于交易的签名方式，以及用户预先签名的交易结构。

就签名而言，不再存在用户之间传递的临时私钥。取而代之的是多方计算协议 (MPC)，这样原始所有者和协调服务器就可以协作生成私钥的部分片段，而无需任何一方拥有完整的密钥。该密钥用于对预签名交易进行签名。MPC 协议允许当前所有者和协调者与第三方（即转账接收者）进行第二个协议，以重新生成不同的部分这些密钥加起来等于同一个私钥。在 Mercury 和 Mercury Layer 协议中，完成传输后，诚实的协调器服务器会删除与前任所有者对应的密钥材料。一旦完成此操作，协调器就无法再与前任所有者签署交易，因为他们拥有的新密钥材料与任何前任所有者可能仍持有的密钥材料不兼容。实际上，只要协调器诚实，这比原始提案提供了更强有力的保障。

Mercury 和 Mercury Layer 的预签名交易结构无法使用闪电网络对称性，因为如果没有软分叉，这是不可能的。因此，CommerceBlock 选择使用递减时间锁。原始所有者的预签名交易使用 nLocktime 进行时间锁定，锁定到距离 Statechain 创建时间点很远的未来某个时间。每个后续用户在转账过程中接收 Statechain 时，其交易的 nLocktime 值会比前一个所有者短一段预定的时间。这保证了前一个所有者无法在当前所有者之前尝试将其交易提交到链上，但这也意味着最终在某个时间点，当前所有者必须在先前所有者的交易开始生效之前，关闭其链上状态链。

Mercury 和 Mercury Layer 之间的主要区别在于这些交易的签名方式。在 Mercury 中，协调器服务器仅查看提议的交易，进行验证，然后进行签名。而 Mercury Layer 使用盲签名协议，这意味着他们实际上看不到所签名交易的任何细节。这需要服务器使用服务器上的匿名记录和当前所有者的特殊授权密钥来跟踪状态链，以确保他们只签署有效的转账。

与其他层的协同作用

状态链可以与其他基于预签名交易的 Layer 2 协同作用。例如，原始提案的一部分建议将状态链与闪电通道相结合。由于两者都是简单的预签名交易，因此实际上可以在状态链之上嵌套一个闪电通道。这只需要当前所有者的单边退出密钥为多重签名，并且创建预签名交易并将其输出到闪电通道中。这使得闪电通道可以完全在链下打开和关闭。

类似地，可以在 Ark 批次中将状态链嵌套在 vUTXO 之上。这只需要构建状态链所需的预签名交易，并花费 vUTXO 输出。

总结

状态链并非完全无需信任，但它们是一种信任最小化的方案，具有极高的流动性效率，并允许任何愿意接受状态链信任模型的用户之间自由地转移链下 UTXO。

虽然最初的提案尚未实现，但 CommerceBlock 设计的两个实施方案已完全实现。然而，在现实世界中，它们都只取得了有限的使用效果。这究竟是因为用户不愿接受相关的信任模型，还是仅仅是市场营销或认知方面的失败，目前尚无法完全确定。

无论如何，考虑到如果闪电网络对称性在比特币上成为可能，将有两种更灵活的变体的完整实现和设计，这是一个永远存在的选项。开源软件的优点在于，无论人们现在是否使用它，或者将来是否选择使用它，它都将永远存在。