Babylon 是比特币的空中花园吗?

专栏: 比特币生态 · · 2024年05月30日 · 33 次阅读

核心观点:利用 Bitcoin 的经济安全性和 Cosmos IBC 跨链通信技术,允许 BTC 持有者在保持资产自主权且不离开 Bitcoin 网络的情况下,通过特有的质押机制为其他 PoS 区块链提供一个额外的安全层,并换取收益。利用工作量证明(PoW)的某些优势来对权益证明(PoS)提供安全性补充。

  1. "远程质押" 使质押的 BTC 保留在 Bitcoin 主网上。
  2. 在 Bitcoin 上创建定制化质押合约,Babylon 通过使用 Bitcoin 脚本和限制条款(covenants)来定制 UTXO 的操作,创建一种特殊的交易类型来完成质押锁定功能。
  3. 利用 Cosmos IBC 跨链通信协议在 Bitcoin 和其他区块链之间无缝地聚合、传递消息和数据。
  4. 额外安全层。通过将 PoS 区块链的一些关键数据(如交易哈希、重要决策或状态更新)的哈希值记录到 Bitcoin 区块链上,设立“检查点”。Babylon 能够为这些数据提供不可篡改的时间戳证明,相当于将 PoS 链状态的快照,定期锚定到 Bitcoin 区块链上。

1/9 · 方案分析

作为市值第二高的资产,以太坊完成了第一阶段的使命成为目前最大的智能合约平台。现在正在通过 EigenLayer 的“Restaking”概念目标成为其他网络和的安全层。

在 PoS 共识机制中,区块链的主要安全来源之一是通过可质押的资产来吸引大量资本,逐渐建立经济安全,越庞大的网络,就需要越理想的、共识越强的资产,而创造如此高共识的资产的难度就越大。目前共识足够强大的两种资产只有 BTC 和 ETH,为了解决这个问题,像 EigenLayer 这样的项目利用了 ETH 的安全性来保护其他区块链或 AVS,而不是通过高成本的代币发行来引导它。

截至目前,EigenLayer 取得了巨大成功,已经吸引了超过 150 亿美元的 TVL,那么 Bitcoin 作为共识最强、安全性最强、唯一的 PoW 链,也存在为其他区块链提供安全服务的可能,同时这也将对 PoS 共识机制提供很好的 PoW 安全补充,无需再争论 PoW 更好还是 PoS 更胜一筹。

Babylon 致力于创建 BTC 质押,允许 BTC 持有者在不离开 Bitcoin 网络本身的情况下与其他网络共享超过 1.3 万亿美元的经济安全,以换取质押收益。在方案上,Babylon 通过远程质押、定制化质押合约、时间戳、EOTS(可提取一次性签名)实现了对 PoS 链提交的关键数据的记录和验证,但我们需要清楚 Bitcoin 其本身架构无法验证复杂的运算逻辑以及智能合约,所以 PoS 链内部仍然有基础的逻辑运算,而 Babylon 提供的 Bitcoin 的 PoW 安全性是一个“额外的安全层”,是一种对 PoS 安全性的补充,也可以说是促使了 PoS 和 PoW 在安全层面的融合。同时由于 Babylon 和 Eigenlayer 最底层的共识机制不同,两个产品在服务对象、协议目标等方面存在差异。这一点将在讲解完 Babylon 的核心原理之后进行展开讨论。

2/9 · Babylon 架构

  • Bitcoin 主网
  • Babylon 聚合层
  • IBC 通信协议
  • PoS 消费链(目标 PoS 区块链)

Babylon 本质上是一个聚合层,用于在任何 PoS 区块链和 Bitcoin 之间构建安全性,如果一个 BTC 持有者想要质押他们的资产,他们可以去 Babylon 选择他们想要质押的合格网络,然后在 BTC 主网上锁定他们的 BTC,在 Babylon Chain 这个聚合层上将对 PoS 的关键数据进行聚合,并定期通过 IBC 发送至 Bitcoin 网络建立“检查点”,最终用户可以领取目标 PoS 网络的收益。

这样一来,质押者可以继续持有他们的 BTC,同时赚取额外的收益,而 PoS 网络付出一些成本则继承了 Bitcoin 的经济安全性。

Babylon enables Bitcoin shared security via staking

Babylon chain checkpoints cosmos zones on Bitcoin

3/9 · 远程质押 Remote Staking

远程质押是一种允许资产持有者在不将资产移出其原生链的情况下,为其他网络提供质押验证服务来获得收益的方式。Remote Staking 的关键是保持资产的自主控制权,避免通过第三方中介(如托管服务或桥接服务)来实现。

在 Babylon 项目中,Bitcoin 持有者通过 Remote Staking 的方式,可以将用户的 BTC 质押在 Bitcoin 网络上,而不是传统的通过转移到其他链或通过中心化的服务。这是通过改进的 Bitcoin 脚本和特定的交易类型来实现的“定制化质押合约”。

4/9 · Bitcoin 定制化质押合约

由于 Bitcoin 不支持复杂的智能合约,Babylon 必须在 Bitcoin 现有的脚本语言范围内实现质押功能。Bitcoin 与 Ethereum 不同,其使用的是 UTXO(未花费交易输出)模型,即每个交易输出可以成为另一个交易的输入。

Babylon 通过使用 Bitcoin 脚本和限制(covenants)来定制 UTXO 的操作,简单去理解就是通过一种工具来定制 Bitcoin 交易的行为,创建特定的合约逻辑,它支持用户可以将他们的 Bitcoin 锁定一段时间,只有在锁定期结束后,用户才能使用他们的私钥来赎回这些资产。通过这种“定制化的质押合约”来代替了通过智能合约实现的质押合约。

5/9 · 提交数据和验证

  1. 数据提交:PoS 区块链上的节点生成一些重要的数据并转为哈希,如交易或区块信息。
  2. 发送到 Bitcoin 网络:Babylon Chain 负责收集这些哈希并将它们聚合打包,通过 IBC,打包后的哈希集合将在一个特定的交易中被提交到 Bitcoin 区块链。
  3. 生成时间戳:一旦这些哈希在 Bitcoin 区块链上被记录下来,它们就获得了来自 Bitcoin 区块链的时间戳。这就生成了“检查点”,它继承了 Bitcoin 网络的安全性,是全球公认且不可更改的。这意味着任何人都可以查看这个比特币交易,并根据时间戳确认这些数据在何时被提交。
  4. 使用时间戳:PoS 区块链可以利用这些时间戳来验证其数据的正确性和时效性。例如,在处理交易或验证区块的真实性时,它们可以引用这些时间戳。

时间戳的使用有助于防止一些安全问题,如重放攻击(在其中旧交易被重新提交以欺骗网络)和长程攻击(通过创建一个从旧状态分叉的替代链)。

6/9 · 安全和惩罚机制

虽然 Babylon 通过定制化特殊的 UTXO 操作来实现了基本的质押功能,但其本身距离智能合约仍然有一定差距,比如无法通过智能合约的逻辑运算来执行惩罚,所以 Babylon 通过自己的方式设计了惩罚和削减机制。

在 Babylon 的设计中,采用了 2 种签名来保证所有机制的顺利运转。

  • Schnorr 签名提供了一种高效(聚合)和安全的方式来处理 Bitcoin 质押者的签名。
  • EOTS 则用于在质押者试图对网络进行双重支付攻击时,允许从恶意行为产生的签名中自动提取私钥并进行自动化的 Slashing。

Schnorr 签名是在比特币 2021 年的 Taproot 升级中被引入的,主要是为了解决传统签名的一些限制,以实现一个更加高效和简洁的签名方式,主要特点就是允许将多个签名聚合为一个,这对于多签名交易和复杂脚本交易非常有用,同时它还可以显著减少交易大小和费用。

Traditional bitcoin signatures and schnorr signatures

在安全性方面,由于 Bitcoin 脚本的表达能力有限,它无法直接实施类似 PoS 区块链中复杂的惩罚机制(如 Slashing),所以 Babylon 通过一种巧妙的设计实现了 Slashing 机制。

如果一个 Bitcoin 质押者的私钥被用于在相同时间内签署两个不同的区块,这种行为会被认为是一次双重支付攻击的尝试,他们的私钥会被公开,在这种情况下,现在任何人都可以假装是质押者,并将削减交易发送到 Bitcoin 链并烧毁质押者正在质押状态的 BTC。

这是通过 EOTS(可提取一次性签名)来实现的,它与 Schnorr 签名兼容。这是一种特殊的加密形式,确保了区块签名的完整性并惩罚不当行为。该过程涉及一个额外的共识层,称为“终结轮”,这在消费链的基本共识协议功能之后发挥作用。只有在收集到超过三分之二涉及 BTC 质押的 EOTS 签名后,区块才达到最终确定状态。如果任何验证者试图通过在同一区块高度签署两个不同的区块来攻击协议,EOTS 系统将确保其私钥被泄露。

该系统还解决了在像 Bitcoin 这样缺乏对智能合约和复杂交易类型的原生支持的区块链上执行惩罚的挑战。

BTC质押者的旅程

BTC 质押者 Alice 的旅程:

  • (a) 幸福之路:Alice 质押,验证 PoS 链,请求解除绑定,并在 3 天内解除质押。
  • (b) 不幸的道路:Alice 进行质押,对 PoS 链犯了安全罪行,然后她的 BTC 被烧毁。

7/9 · 市场空间

根据 DefiLlama 的数据,当前 Bitcoin 单币收益市场中大部分收益率在 0.01%-1.5% 之间,有能力获取到 5%-10% 之间收益率的规模非常有限。

BTC 的市值目前达到 1260B (1 BTC= $64000),WBTC 的市值为 10B,而目前正在 DeFi 中积极获得收益的 BTC 不到 5B,这与几个方面有关:

  1. 大多数 BTC 持有者不愿意让 BTC 离开 Bitcoin 网络
  2. 对于 WBTC、tBTC 等包装资产安全性的担忧
  3. 收益过低
  4. 一部分 BTC 处于沉睡状态(根据 Coinshares 的数据,25% 的 BTC 供应量已闲置超过 5 年,67% 已闲置超过 1 年)

一个可参考的数据,2021 年,Celsius 通过向 BTC 持有者提供竞争性的 8% 收益率吸引了 43000 BTC,目前价值近 30 亿美元。可以推测,闲置 BTC 持有者有需求在其资产上获得收益,但目前主要的摩擦点是收益低、信任假设集中化和风险。

所以假设通过 Babylon 的质押能够捕捉接近 8% 的收益,那么这就有可能达到 30 亿美金的规模,结合 Babylon 的去中心化特性、原生 BTC 的质押无需离开 Bitcoin 网络,将有可能向百亿市场冲击。

比特币质押市场前景

8/9 · 解决了什么问题

根据目前的项目资料来看,Babylon 解决了 4 个问题:

  1. BTC 在 Bitcoin 网络上的原生质押,并提供更高的收益机会
  2. 使 PoS 链的安全预算降低,降低吸引质押者的代币排放
  3. 为 PoS 链提供 PoW 的安全补充 - 缓解“长程攻击”
  4. 为 PoS 链提供 PoW 的安全补充 - 提高活跃性攻击阈值

8.1 长程攻击

先来了解一下什么是“长程攻击”,它也被称为长距离攻击(Long-Range Attack),是权益证明(PoS)区块链面临的一种特定安全风险。这种攻击涉及到质押者在解绑(即取回质押资金)后利用他们的质押代币在区块链历史的某个早期点上创建一个分叉。这种攻击尝试利用过去的质押状态来重写区块链的历史记录。

长程攻击

攻击过程

  1. 攻击起点:攻击者选择区块链历史中的某个早期点,这通常是在他们的质押仍然有效的时间点。然后,他们开始在这个点上秘密构建一个私有的分叉链。
  2. 构建分叉链:攻击者在自己的分叉链上构建区块,可能包括无效或欺诈性交易。由于他们在这个历史时间点有足够的质押权,他们可以影响哪些区块被加入到这个分叉链上。
  3. 发布分叉:一旦分叉链足够长,覆盖了主链上的同期区块,攻击者可以将其发布出来。由于 PoS 协议通常会接受最重(即积累最多质押权或最长链)的链作为有效链,攻击者的分叉可能会被网络接受为正统历史。

在 PoS 系统中,由于不需要像 PoW 那样进行大量计算,重组旧的区块(即区块链重组)相对容易。攻击者只需要在私有链上展示一个比主链更长或在某些系统中更有“权重”的链,就可能说服网络接受其链为有效链。

这种攻击通常涉及到网络节点较少、监控和安全措施较弱的新兴或较小的 PoS 链,因为这样的网络更容易受到少数质押大户的影响。

为了缓解长程攻击,一般的 PoS 链会设置一个最低解绑期,通常为 7 天、14 天、21 天不等,这就是为什么当你向节点赎回资产(比如 ATOM)时,要等待一个固定的周期才能拿到质押的资产。设置解绑期意味着一旦验证者决定解绑他们的资金,这些资金不会立即可用。在这个期间内,他们的质押仍被视为网络安全的一部分,但他们不能将这些质押用于验证新的区块或参与共识决策,这会大大增加其发起攻击的成本和复杂性。

Babylon 是如何缓解“长程攻击”的?

Babylon 通过在 Bitcoin 区块链上标记时间戳设置检查点来聚合 PoS 链的“解绑”操作,这样做的好处是利用 Bitcoin 的强共识特性为 PoS 链提供一个外部的安全验证点,这样为大幅减少解绑所需时间提供可能,从几周缩短到几小时,这样可以显著提升资金的流动性和效率。

Babylon是如何缓解“长程攻击”的?

8.2 活跃性攻击

其次了解一下什么是活跃性攻击,它是指少数验证者(如三分之一)可能尝试审查或阻塞某些交易或操作,从而影响链的正常运行。例如,验证者故意不包含某些交易,这可能是出于自身利益或外部激励。

Babylon 如何提高活跃性攻击阈值?

Babylon 利用 Bitcoin 区块链的安全性创建检查点。这些检查点是 PoS 链状态的快照,定期锚定到比特币区块链上。这种方法通过比特币区块链的不可篡改性来增强 PoS 链的安全性,为 PoS 链上的重要决策或状态提供一个可信的、外部验证的记录。

另外 Babylon 通过在 Bitcoin 区块链上创建额外的安全层,提高了攻击者对 PoS 实施活跃性攻击的经济和技术成本。(可能包括破坏 Bitcoin 的强共识)

9/9 · 与 Eigenlayer 对比的综合分析

限制:没有智能合约无法实现更高级的安全性支持

业内通常将 Babylon 与 Eigenlayer 相比较,Eigenlayer 是通过编写智能合约来协调 AVS 和 Restaker 再质押者之间的需求,理论上只要能够写出来智能合约,Eigenlayer 就能够胜任该任务,比如支持 ETH Restaking 和协议代币 Staking 的双质押需求,并设置比例参数可调,为现有中间件提供一层额外的以太坊级别的安全保护,也可以直接建设新中间件的共识层。虽然智能合约风险也同样被引入,但其能够支持的业务更加广泛。

Babylon 目前主要实现的是通过在 Bitcoin 链上定期快照 PoS 链的状态,设立“检查点”,以此为受保护的 PoS 链提供基于强共识的可信的、外部验证的记录。它虽然通过定制化的 UTXO 实现了 BTC 的原生质押锁定,但其仍然不具备智能合约级别的功能,无法处理和协调复杂的需求和逻辑。

限制:受限于 IBC

Babylon 利用 IBC 来聚合数据并在 Bitcoin 和任何 PoS 区块链之间进行通信。这是 BTC 质押、通过时间戳设立检查点的一个必要前提。使用 IBC 的原因是它具有无缝传递不同链之间的任意数据和验证者消息的能力。目前,Babylon 当前可寻址的市场是 91 个原生支持 IBC 的 Cosmos 链。不过,基于 IBC 的扩展协议正在逐渐构建起来,比如 Composable 正在建立对其他网络如以太坊、Polkadot、Solana、NEAR 和 TRON 的 IBC 支持。

优势:闲置 BTC 的市场空间很大

相比较于 Eigenlayer,Babylon 瞄准的底层资产是 BTC,而根据在【市场空间】部分的讨论,目前闲置的 BTC 数量非常巨大,同时不离开 Bitcoin 主链的基本需求已经实现,那么理论上一旦有更多的合作方接入 Babylon,为 BTC 质押提供可观的收益,那么市场的增长会非常迅速。

相同点:经济安全的支持

与 Eigenlayer 相同的地方在于 Babylon 也为一些早期的小规模的 PoS 链提供了经济安全上的支持,增加攻击者对小规模 PoS 链攻击的经济成本和技术成本。

不同点:服务对象和目标

Babylon 在缓解长程攻击、缩短 PoS 资产质押的锁定期等方面可能更加有效,比如 Osmosis 如果与 Babylon 合作则可能在解除质押 OSMO 时仅需要 1 天甚至更短(为 14 天),这是相对明确的需求。当然 Babylon 将 BTC 的 PoW 强共识带到了 PoS,随着协议的成熟可能解锁更多可能。

而 Eigenlayer 则依靠以太坊的庞大生态,通过智能合约 + 再质押,将以太坊的安全性辐射到各个角落和中间件。所以 Eigenlayer 在扩展性上完全得到了智能合约的天生优势,在服务对象和功能实现上更加多元化。

作者:陈默 cmDeFi
原文链接:https://x.com/cmdefi/status/1784895591782195229
比特币生态

比特币生态

探讨比特币生态协议和应用,为 Web3 领域带来新视角,投资新机遇。