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Babylon如何解锁比特币安全价值?

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2024/6/12
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摘要:在以太坊引领的模块化区块链时代,通过集成数据可用性(DA)层提供安全服务已经不再是一个新奇的概念。目前,通过质押引入共享安全的概念为模块化领域提供了一个新维度——利用“数字黄金和白银”的潜力,提供跨比特币或以太坊及众多区块链协议和公共链的安全性。

在以太坊引领的模块化区块链时代,通过集成数据可用性(DA)层提供安全服务已经不再是一个新奇的概念。目前,通过质押引入共享安全的概念为模块化领域提供了一个新维度——利用“数字黄金和白银”的潜力,提供跨比特币或以太坊及众多区块链协议和公共链的安全性。这一叙事相当宏大,因为它不仅解锁了数万亿美元价值资产的流动性,还是未来扩容解决方案的关键因素。例如,最近比特币质押协议Babylon和以太坊再质押协议EigenLayer分别筹资7000万美元和1亿美元,让我们看到领先的风险投资公司对该领域的大力支持。

然而,这些事态发展也引发了重大关切。如果模块化是最终的扩容解决方案,而这些协议是该解决方案的关键组成部分,那么它们可能会锁定大量的BTC和ETH。这让协议自身的安全性成为人们关注的重心。由众多LSD (流动性质押衍生品)和LRT(L2 rollup代币)协议构成的复杂分层是否会成为区块链未来最大的黑天鹅?他们的商业逻辑合理吗?本文的讨论将主要围绕Babylon展开,阅读完本文你将解开上述疑惑。

1、扩展安全共识

比特币和以太坊无疑是当今最有价值的公共区块链。它们的安全性、去中心化特性和价值共识经过多年积累,是它们保持区块链世界核心地位的关键原因。这些都是其他异质链难以复制的罕见品质。模块化的主要思想是将这些品质“出租”给有需要的人。当前的模块化领域主要分为两派:

第一派使用足够安全的L1(通常是以太坊)作为rollup的部分功能层或最基础的三个层。这个解决方案提供了最高的安全性和合法性,并且可以从主链生态系统中吸取资源。然而,对于特定的rollup(应用链、长尾链等)来说,它在吞吐量和成本方面可能不是特别友好。

第二派旨在创造一种接近比特币和以太坊安全性但具有更好性价比的方案,例如Celestia。Celestia通过使用纯DA功能架构、最小化节点硬件需求和较低的gas成本实现了这一点。这种简化方法旨在创建一个与以太坊的安全性和去中心化特性相匹配的DA层,同时在尽可能短的时间内提供强大的性能。这种方法的缺点是其安全性和去中心化特性仍需要一段时间才能充分发展,并且在与以太坊的直接竞争中缺乏合法性,遭到以太坊社区的排斥。

这一派还有第三种类型,如Babylon和EigenLayer。它们利用权益证明(POS)核心概念,利用比特币或以太坊的资产价值来创建共享安全服务。与前两类相比,这是一种更加中性的做法。它的优势在于在继承合法性和安全性的同时还为主链资产提供了更多的实用价值,并且提供了更高的灵活性。

2、数字黄金的潜力

不管任何一个共识机制的底层逻辑怎样,区块链的安全性在很大程度上要取决于它的底层资源。PoW链需要大量的硬件和电力支持,而PoS链则依赖于质押资产的价值。比特币本身由一个非常大的PoW网络支持,使其成为整个区块链领域中最安全的链。然而,作为流通市值达1.39万亿美元(占区块链市场的一半)的公链,其资产效用主要局限于转移和gas支付。

在区块链世界的另一边,尤其是以太坊在上海升级后过渡到PoS机制后,可以说大多数公链默认使用各种不同的PoS架构来达成共识。然而,新的异质链往往无法吸引大量资本质押,这让人们对其安全性产生了怀疑。在当前的模块化时代,Cosmos Zone和各种L2解决方案可以使用各种DA层进行补偿,但这通常要以牺牲自主性为代价。对于大多数旧的PoS机制或联盟链来说,使用以太坊或Celestia作为DA层通常也是不切实际的。Babylon的价值在于通过BTC质押为PoS链提供保护来填补这一空白。就像人类使用黄金来支撑纸币的价值一样,比特币非常适合在区块链世界中扮演这一角色。

3、从无到有

在区块链领域,释放“数字黄金”的潜力一直是最雄心勃勃、但也最难实现的目标。从早期的侧链、闪电网络和桥接包代币再到今天的Runes和BTC Layer 2,每种解决方案都有其固有的缺陷。如果Babylon的目标是利用比特币的安全性,那么首先必须排除引入第三方信任假设的中心化解决方案。在剩余的选项中,Runes和闪电网络(受到极其缓慢的开发进度的限制)目前仅具有资产发行能力。这意味着Babylon需要设计自己的“扩展解决方案”,以实现原生比特币质押的从无到有。

细分目前比特币可用的基本元素,基本上有以下几个:(1)UTXO模型,(2)时间戳,(3)各种签名方法,(4)基本操作码。鉴于比特币有限的可编程性和数据承载能力,Babylon的解决方案基于极简主义原则。在比特币上,只需要完成质押合约的基本功能,这意味着BTC质押、罚没、奖励和赎回都在主链上处理。一旦实现了从无到有,Cosmos Zone就可以处理更复杂的需求。然而,仍然存在一个关键问题:如何将PoS链数据记录到主链上?

4、远程质押

UTXO(未花费交易输出)是中本聪为比特币设计的交易模型。其核心思想非常简单:交易只是资金的进出,所以整个交易系统可以用输入和输出来表示。UTXO代表已进入但未完全支出的一部分资金,因此是未花费的交易输出(即未支付的比特币)。整个比特币账本本质上是UTXO的集合,记录每笔UTXO的状态,以管理比特币的所有权和流通。每笔交易都会花费旧的UTXO并生成新的UTXO。由于其固有的扩展潜力,UTXO天然成为许多原生扩展解决方案的出发点。例如,利用UTXO和多重签名为闪电网络创建惩罚机制和状态通道,或者绑定UTXO来实现半同质化代币(SFT),如铭文(inscriptions)和runes,所有这些都源于这个关键的出发点。

Babylon还需要利用UTXO来实现质押合约(Babylon称之为远程质押,其中比特币的安全性通过中间层远程传递给PoS链)。合约的实现巧妙地结合了现有操作码,可以分为四步:

第一步:锁定资金

用户将资金发送到由multisig控制的地址。通过OP_CTV(OP_CHECKTEMPLATEVERIFY,它支持创建预定义交易模板,确保交易只能按照特定的结构和条件执行),合约可以指定这些资金只能在某些条件下使用。一旦资金被锁定,就会生成一个新的UTXO,表明这些资金已经被质押。

第二步:条件验证

通过调用OP_CSV(OP_CHECKSEQUENCEVERIFY,它支持根据交易序列号设置一个相对时间锁,表明某UTXO只能在一定的相对时间或区块数量之后被花费)可以实现时间锁。结合OP_CTV,可以实现质押、撤销质押(允许质押者在质押期满后花费锁定的UTXO)和罚没(如果质押者实施恶意行为,则会强制将UTXO花费转移到锁定地址,使其不可花费,类似于黑洞地址)。

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第三步:状态更新

每当用户质押或提取质押资金时,都涉及到创建和花费UTXO。新的交易输出生成新的UTXO,旧的UTXO则被标记为已花费。这样,每笔交易和资金流动都被准确地记录在区块链上,确保了透明度和安全性。

第四步:奖励分配

合约根据质押额和质押时间来计算奖励,并通过生成新的UTXO进行奖励分配。一旦达到特定标准,这些奖励就可以通过脚本条件解锁和支出。

5、时间戳

在建立了一个原生质押合约之后,自然会考虑从外部链记录历史事件的问题。在中本聪的白皮书中,比特币区块链引入了由PoW支持的时间戳概念,为事件提供了不可逆转的时间顺序。在比特币的原生用例中,这些事件指的是在比特币账本上执行的各种交易。如今,为了增强其他PoS链的安全性,比特币还可以用于外部区块链上的事件时间戳。每次发生这样的事件时,它都会触发发送给矿工的交易,然后矿工将其插入比特币账本,从而为事件添加时间戳。这些时间戳可以解决区块链的各种安全问题。向母链上的子链中的事件添加时间戳的概念称为“checkpointing(检查点)”,用于添加时间戳的事务称为检查点事务。具体来说,比特币区块链中的时间戳具有以下重要特征:

  • 时间格式:时间戳记录从UTC时间1970年1月1日00:00:00开始的秒数,这种格式称为Unix时间或POSIX时间。
  • 目的:时间戳的主要目的是标记区块生成时间,帮助节点确定区块的顺序,辅助网络的难度调整机制。
  • 时间戳和难度调整:比特币网络大约每两周或每2016个区块调整一次挖矿难度。时间戳在这个过程中起着至关重要的作用,因为网络根据最近的2016个区块的总生成时间来调整难度,以确保大约每10分钟生成一个新区块。
  • 有效性检查:当一个节点接收一个新区块时,它会验证时间戳。新区块的时间戳必须大于之前几个区块的中位数时间,并且不得超过网络时间120分钟(未来2小时)。

时间戳服务器是Babylon定义的一种新原语,它可以通过PoS区块中的Babylon检查点分配比特币时间戳,确保时间排序的准确性和不可变性。该服务器在整个Babylon架构的最顶层,是信任需求的核心来源。

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6、Babylon的三层架构

如图所示,Babylon的整体架构可以分为三层:作为时间戳服务器的比特币、作为中间层的一个Cosmos Zone——Babylon,以及作为需求层的PoS链。Babylon将后两者称为Control Plane(Babylon本身)和Data Plane(各种PoS消费链)。

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了解了Babylon协议基本的无需信任实现之后,让我们深入研究Babylon本身是如何使用Cosmos Zone连接两端的。根据斯坦福大学Tse实验室对Babylon的详细解释可知,Babylon可以接收来自多个PoS链的检查点流,并将这些检查点合并发布到比特币上。通过使用来自Babylon验证者的聚合签名,检查点规模可以最小化,并且通过限制Babylon验证者每epoch只能进行一次更新来控制这些检查点的频率。

来自不同PoS链的验证者下载Babylon区块,检查PoS检查点是否包含在比特币检查的Babylon区块中。这使得PoS链能够检测到偏差,例如,Babylon验证者创建一个由比特币验证的不可用块,并谎报其中包含PoS检查点。协议的主要组成部分如下:

  • 检查点:一个Babylon epoch只有最后一个区块才会被比特币验证。检查点由区块的哈希值和一个BLS聚合签名组成,改签名对应为获取最终确定性已签署区块的三分之二多数验证者签名。Babylon检查点还包括epoch编号。PoS块可以通过Babylon检查点分配比特币时间戳。例如,前两个PoS块由Babylon区块设置检查点,然后由时间戳为t_3的比特币区块设置检查点。因此,这些PoS块将被分配比特币时间戳t_3。

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  • 规范PoS链:当PoS链发生分叉时,时间戳较早的链被认为是规范PoS链。如果两个分叉具有相同的时间戳,则倾向于在Babylon上具有更早检查点的PoS区块。

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  • 提款规则:想要提现,验证者需要向PoS链发送提款请求。包含提款请求的PoS区块随后由Babylon设置检查点,然后由比特币设置检查点,并为其分配时间戳t_1。一旦时间戳为t_1的比特币区块达到区块深度k,就会在PoS链上授权提款。如果一个持有提款质押的验证者试图进行远程攻击,那么攻击链上的区块只能被分配一个晚于t_1的时间戳。这是因为时间戳为t_1的比特币区块一旦达到区块深度k,就无法回滚。通过观察比特币上这些检查点的顺序,PoS客户端就可以区分规范链和攻击链,然后忽略后者。

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  • 罚没规则:如果验证者在检测到攻击后没有提取他们的质押,他们就可能会因为拥有双重签名冲突的PoS区块而遭削减。恶意的PoS验证者知道,如果他们等到提款请求被批准后再发起远程攻击,他们就无法欺骗可以参考比特币来识别规范链的用户。所以,他们可能会分叉PoS链,同时将比特币时间戳分配给规范PoS链上的区块。这些PoS验证者与恶意的Babylon验证者和比特币矿工串通,将Babylon和比特币分叉,将时间戳为t_2的比特币区块替换为时间戳为t_3的另一个区块。在后来的PoS客户端的眼中,这会将规范的PoS链从顶部链更改为底部链。虽然这是一次成功的安全攻击,但也导致了恶意PoS验证者的质押被罚没,因为他们在没有提取质押的情况下拥有双重签名对冲突区块。

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  • 不可用PoS检查点的暂停规则:PoS验证者必须在Babylon上观察到不可用的PoS检查点后立即暂停其PoS链。不可用PoS检查点被定义为由三分之二PoS验证者签名的哈希值,据称该哈希值对应无法观察到的PoS区块。如果PoS验证者在观察到一个不可用的检查点后没有立即停止PoS链,那么攻击者可能会暴露先前不可用的攻击链,更改面向后来的客户端的规范链。这是因为较晚显示的影子链的检查点较早地出现在Babylon上。上面的暂停规则解释了为什么我们要求作为检查点发送的PoS区块哈希值由PoS验证者集签名。如果这些检查点未签名,任何攻击者都可以发送任意哈希值,并声称它是Babylon上不可用的PoS区块检查点的哈希值。PoS验证者必须在检查点处暂停。请注意,创建一个不可用的PoS链是具有挑战性的:需要至少三分之二的PoS验证者签署PoS区块,而不向诚实的验证者提供数据。然而,在上面假设的攻击中,恶意攻击者暂停了PoS链,但没有攻击任何一个验证者。为了防止此类攻击,我们要求PoS检查点由三分之二的PoS验证者签名。因此,除非三分之二的PoS验证者被攻击,否则Babylon上不会有不可用的PoS检查点,因为攻击PoS验证者同时不影响其他PoS链或Babylon本身的成本极高,所以三分之二的PoS验证者被攻击的情况基本不可能出现。

7、BTC中的EigenLayer

就目的而言,虽然Babylon与EigenLayer相似,但它远非EigenLayer的简单“分叉”。鉴于目前无法在BTC主链上原生使用DA,Babylon的存在就显得非常重要。该协议不仅为外部PoS链带来了安全性,而且对BTC内部生态系统的振兴也至关重要。

用例

Babylon具有的潜在用例有很多,其中一些已经实现,或者将来可能有机会实现:

(1)减少质押周期,增强安全性:PoS链通常需要社会共识(社区、节点操作员和验证者之间的共识)来防止远程攻击。这些攻击包括重写区块链历史,以操纵交易记录或控制链。远程攻击在PoS系统中尤其严重,因为与PoW不同,PoS系统不需要验证者消耗大量的计算资源。攻击者可以通过控制早期参与者的密钥来重写历史。为了确保区块链网络共识的稳定性和安全性,通常需要较长的质押周期。例如,Cosmos需要21天的解绑期。然而,有了Babylon,PoS链的历史事件可以包含在BTC时间戳服务器中,可以使用BTC作为信任源来取代社会共识。这可以将解绑时间缩短到一天(相当于大约100个BTC区块时间)。此外,PoS链可以通过原生代币质押和BTC质押来实现双重安全性。

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(2)跨链互操作性:通过IBC协议,Babylon可以从多个PoS链接收检查点数据,实现跨链互操作性。这种互操作性允许不同区块链之间的无缝通信和数据共享,从而提高区块链生态系统的整体效率和功能。

(3)整合BTC生态系统:目前BTC生态系统中的大多数项目(包括Layer 2、LRT和DeFi)都缺乏足够的安全性,并且通常依赖于第三方信任假设。这些协议还在其地址中存储了大量的BTC。未来,Babylon可能会与这些项目共同开发一些高度兼容的解决方案,互利共赢,最终形成一个类似于以太坊内EigenLayer的强大生态系统。

(4)跨链资产管理:Babylon协议可用于跨链资产的安全管理。通过在跨链交易中添加时间戳,可确保不同区块链之间资产转移的安全性和透明度。这种机制有助于防止双花攻击和其他跨链攻击。

8、巴别塔

巴别塔的故事出自《圣经·创世记》第 11 章 1-9 节,这是一个经典故事,讲述了人类试图建造一座通往天堂的塔,却被上帝挫败。这个故事象征着人类的团结和为共同的目标奋斗。Babylon协议旨在为各种PoS链建立一个类似的塔,将它们统一在一个屋檐下。在叙事方面,它似乎不亚于以太坊的捍卫者Eigenlayer。但它在实践中如何才能站得住脚呢?

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到目前为止,Babylon测试网已经通过IBC协议为50个Cosmos Zone提供安全保障。除了Cosmos生态系统,Babylon还集成了一些LSD(流动性质押衍生品)协议、全链互操作性协议和比特币生态系统协议。然而,在质押方面,Babylon目前仍落后EigenLayer,EigenLayer可以在以太坊生态系统中重用质押和LSD。然而,从长远来看,大量在钱包和协议中休眠的比特币尚未被完全唤醒,这只是1.3万亿美元冰山的一角。Babylon需要与整个比特币生态系统形成积极的共生关系。

(1)庞氏质押困境的唯一解决方案

如前所述,Eigenlayer和Babylon都在快速发展,未来趋势表明它们将锁定大量核心区块链资产。即使这些协议本身是安全的,多层质押是否会让质押生态系统陷入死亡螺旋,导致另一个类似于美国加息的大崩溃?自以太坊过渡到PoS机制以及EigenLaeyr出现以来,当前的质押领域确实经历了非理性繁荣。各项目通常通过大量的空投预期和分层回报来吸引高TVL用户。ETH可以通过原生质押、LSD和LRT,被叠加五、六层。这种套娃式操作增加了风险,因为只要一个协议出现题都可能直接影响到所有相关协议,尤其是那些位于质押链末端的协议。如果采用这种模式,拥有众多中心化解决方案的比特币生态系统将面临更大的风险。

然而,需要注意的是,Eigenlayer和Babylon从根本上是关于引导质押飞轮走向真正的效用,创造真实的需求来抵御风险。因此,虽然这些“共享安全”协议可能间接或直接加剧不良行为,但它们也是避免分层质押庞氏回报的唯一途径。现在更紧迫的问题是,“共享安全”协议的商业逻辑是否真正可行。

(2)真正的需求才是关键

在Web3中,无论是公共链还是协议,底层逻辑通常涉及匹配特定需求的买卖双方。这方面做得好的项目可以“赢得世界”,因为区块链技术确保了匹配过程是公平、真实和可信的。从理论上讲,共享安全协议可以进一步补足蓬勃发展的质押和模块化生态系统。然而,供给会远超需求吗?在供应端,有许多项目和主链能够提供模块化安全。在需求端,既有PoS链可能不需要或不愿意为了面子而租用这种安全性,而新的PoS链可能难以支付大量BTC和ETH产生的利息。为了使EigenLayer和Babylon形成一个封闭的商业循环,所产生的收入必须能够平衡协议内质押代币所产生的利息。即使实现了这种平衡,并且收入远远超过了利息支出,这些新的PoS链和协议仍然可能枯竭。因此,如何平衡经济模式,避免空投预期催生的泡沫,健康推动供需关系,将是至关重要的。

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