Babylon 是比特幣的空中花園嗎？

作者：陳默cmDeFi，來源：作者推特@cmdefi

核心觀點：利用Bitcoin的經濟安全性和Cosmos IBC跨鏈通信技術，允許 BTC 持有者在保持資產自主權且不離开Bitcoin網絡的情況下，通過特有的質押機制爲其他PoS區塊鏈提供一個額外的安全層，並換取收益。利用工作量證明（PoW）的某些優勢來對權益證明（PoS）提供安全性補充。

1. "遠程質押" 使質押的BTC保留在Bitcoin主網上。

2. 在Bitcoin上創建定制化質押合約，Babylon通過使用Bitcoin腳本和限制條款（covenants）來定制UTXO的操作，創建一種特殊的交易類型來完成質押鎖定功能。

3. 利用Cosmos IBC跨鏈通信協議在Bitcoin和其他區塊鏈之間無縫地聚合、傳遞消息和數據。

4. 額外安全層。通過將PoS區塊鏈的一些關鍵數據（如交易哈希、重要決策或狀態更新）的哈希值記錄到Bitcoin區塊鏈上，設立“檢查點”。Babylon能夠爲這些數據提供不可篡改的時間戳證明，相當於將PoS鏈狀態的快照，定期錨定到Bitcoin區塊鏈上。

研究報告

方案分析

作爲市值第二高的資產，以太坊完成了第一階段的使命成爲目前最大的智能合約平台。現在正在通過EigenLayer的“Restaking”概念目標成爲其他網絡和的安全層。

在PoS共識機制中，區塊鏈的主要安全來源之一是通過可質押的資產來吸引大量資本，逐漸建立經濟安全，越龐大的網絡，就需要越理想的、共識越強的資產，而創造如此高共識的資產的難度就越大。目前共識足夠強大的兩種資產只有BTC和ETH，爲了解決這個問題，像EigenLayer這樣的項目利用了ETH的安全性來保護其他區塊鏈或AVS，而不是通過高成本的代幣發行來引導它。

截至目前，EigenLayer取得了巨大成功，已經吸引了超過150億美元的TVL，那么Bitcoin作爲共識最強、安全性最強、唯一的PoW鏈，也存在爲其他區塊鏈提供安全服務的可能，同時這也將對PoS共識機制提供很好的PoW安全補充，無需再爭論PoW更好還是PoS更勝一籌。

Babylon致力於創建BTC質押，允許BTC持有者在不離开Bitcoin網絡本身的情況下與其他網絡共享超過1.3萬億美元的經濟安全，以換取質押收益。在方案上，Babylon通過遠程質押、定制化質押合約、時間戳、EOTS（可提取一次性籤名）實現了對PoS鏈提交的關鍵數據的記錄和驗證，但我們需要清楚Bitcoin其本身架構無法驗證復雜的運算邏輯以及智能合約，所以PoS鏈內部仍然有基礎的邏輯運算，而Babylon提供的Bitcoin的PoW安全性是一個“額外的安全層”，是一種對PoS安全性的補充，也可以說是促使了PoS和PoW在安全層面的融合。同時由於Babylon和Eigenlayer最底層的共識機制不同，兩個產品在服務對象、協議目標等方面存在差異。這一點將在講解完Babylon的核心原理之後進行展开討論。

Babylon架構

• Bitcoin 主網

• Babylon 聚合層

• IBC 通信協議

• PoS 消費鏈（目標PoS區塊鏈）

Babylon本質上是一個聚合層，用於在任何PoS區塊鏈和Bitcoin之間構建安全性，如果一個BTC持有者想要質押他們的資產，他們可以去Babylon選擇他們想要質押的合格網絡，然後在BTC主網上鎖定他們的BTC，在 Babylon Chain 這個聚合層上將對PoS的關鍵數據進行聚合，並定期通過IBC發送至Bitcoin網絡建立“檢查點”，最終用戶可以領取目標PoS網絡的收益。

這樣一來，質押者可以繼續持有他們的BTC，同時賺取額外的收益，而PoS網絡付出一些成本則繼承了Bitcoin的經濟安全性。

遠程質押 Remote Staking

遠程質押是一種允許資產持有者在不將資產移出其原生鏈的情況下，爲其他網絡提供質押驗證服務來獲得收益的方式。Remote Staking的關鍵是保持資產的自主控制權，避免通過第三方中介（如托管服務或橋接服務）來實現。

在Babylon項目中，Bitcoin持有者通過Remote Staking的方式，可以將用戶的BTC質押在Bitcoin網絡上，而不是傳統的通過轉移到其他鏈或通過中心化的服務。這是通過改進的Bitcoin腳本和特定的交易類型來實現的“定制化質押合約”。

Bitcoin定制化質押合約

由於Bitcoin不支持復雜的智能合約，Babylon必須在Bitcoin現有的腳本語言範圍內實現質押功能。Bitcoin與Ethereum不同，其使用的是UTXO（未花費交易輸出）模型，即每個交易輸出可以成爲另一個交易的輸入。

Babylon通過使用Bitcoin腳本和限制（covenants）來定制UTXO的操作，簡單去理解就是通過一種工具來定制Bitcoin交易的行爲，創建特定的合約邏輯，它支持用戶可以將他們的Bitcoin鎖定一段時間，只有在鎖定期結束後，用戶才能使用他們的私鑰來贖回這些資產。通過這種“定制化的質押合約”來代替了通過智能合約實現的質押合約。

提交數據和驗證

1. 數據提交：PoS區塊鏈上的節點生成一些重要的數據並轉爲哈希，如交易或區塊信息。

2. 發送到Bitcoin網絡：Babylon Chain 負責收集這些哈希並將它們聚合打包，通過IBC，打包後的哈希集合將在一個特定的交易中被提交到Bitcoin區塊鏈。

3. 生成時間戳：一旦這些哈希在Bitcoin區塊鏈上被記錄下來，它們就獲得了來自Bitcoin區塊鏈的時間戳。這就生成了“檢查點”，它繼承了Bitcoin網絡的安全性，是全球公認且不可更改的。這意味着任何人都可以查看這個比特幣交易，並根據時間戳確認這些數據在何時被提交。

4. 使用時間戳：PoS區塊鏈可以利用這些時間戳來驗證其數據的正確性和時效性。例如，在處理交易或驗證區塊的真實性時，它們可以引用這些時間戳。

時間戳的使用有助於防止一些安全問題，如重放攻擊（在其中舊交易被重新提交以欺騙網絡）和長程攻擊（通過創建一個從舊狀態分叉的替代鏈）。

安全和懲罰機制

雖然Babylon通過定制化特殊的UTXO操作來實現了基本的質押功能，但其本身距離智能合約仍然有一定差距，比如無法通過智能合約的邏輯運算來執行懲罰，所以Babylon通過自己的方式設計了懲罰和削減機制。

在Babylon的設計中，採用了2種

籤名

來保證所有機制的順利運轉。

• Schnorr籤名提供了一種高效（聚合）和安全的方式來處理Bitcoin質押者的籤名。

• EOTS則用於在質押者試圖對網絡進行雙重支付攻擊時，允許從惡意行爲產生的籤名中自動提取私鑰並進行自動化的Slashing。

Schnorr籤名是在比特幣2021年的Taproot升級中被引入的，主要是爲了解決傳統籤名的一些限制，以實現一個更加高效和簡潔的籤名方式，主要特點就是允許將多個籤名聚合爲一個，這對於多籤名交易和復雜腳本交易非常有用，同時它還可以顯著減少交易大小和費用。

在安全性方面，由於Bitcoin腳本的表達能力有限，它無法直接實施類似PoS區塊鏈中復雜的懲罰機制（如Slashing），所以Babylon通過一種巧妙的設計實現了Slashing機制。

如果一個Bitcoin質押者的私鑰被用於在相同時間內籤署兩個不同的區塊，這種行爲會被認爲是一次雙重支付攻擊的嘗試，他們的私鑰會被公开，在這種情況下，現在任何人都可以假裝是質押者，並將削減交易發送到Bitcoin鏈並燒毀質押者正在質押狀態的BTC。

這是通過EOTS（可提取一次性籤名）來實現的，它與Schnorr籤名兼容。這是一種特殊的加密形式，確保了區塊籤名的完整性並懲罰不當行爲。該過程涉及一個額外的共識層，稱爲“終結輪”，這在消費鏈的基本共識協議功能之後發揮作用。只有在收集到超過三分之二涉及BTC質押的EOTS籤名後，區塊才達到最終確定狀態。如果任何驗證者試圖通過在同一區塊高度籤署兩個不同的區塊來攻擊協議，EOTS系統將確保其私鑰被泄露。

該系統還解決了在像Bitcoin這樣缺乏對智能合約和復雜交易類型的原生支持的區塊鏈上執行懲罰的挑战。

BTC質押者Alice的旅程：

• (a) 幸福之路：Alice 質押，驗證 PoS 鏈，請求解除綁定，並在 3 天內解除質押。

• (b) 不幸的道路：Alice 進行質押，對 PoS 鏈犯了安全罪行，然後她的BTC被燒毀。

市場空間

根據DefiLlama的數據，當前Bitcoin單幣收益市場中大部分收益率在0.01%-1.5%之間，有能力獲取到5%-10%之間收益率的規模非常有限。

BTC 的市值目前達到1260B (1 BTC= $64000)，WBTC的市值爲10B，而目前正在DeFi中積極獲得收益的BTC不到5B，這與幾個方面有關：

1. 大多數BTC持有者不愿意讓BTC離开Bitcoin網絡

2. 對於WBTC、tBTC等包裝資產安全性的擔憂

3. 收益過低

4. 一部分BTC處於沉睡狀態（根據

   Coinshares

   的數據，25%的BTC供應量已闲置超過5年，67%已闲置超過1年）

一個可參考的數據，2021年，Celsius通過向BTC持有者提供競爭性的8%收益率吸引了43000 BTC，目前價值近30億美元。可以推測，闲置BTC持有者有需求在其資產上獲得收益，但目前主要的摩擦點是收益低、信任假設集中化和風險。

所以假設通過Babylon的質押能夠捕捉接近8%的收益，那么這就有可能達到30億美金的規模，結合Babylon的去中心化特性、原生BTC的質押無需離开Bitcoin網絡，將有可能向百億市場衝擊。

解決了什么問題

根據目前的項目資料來看，Babylon解決了4個問題：

1. BTC在Bitcoin網絡上的原生質押，並提供更高的收益機會

2. 使PoS鏈的安全預算降低，降低吸引質押者的代幣排放

3. 爲PoS鏈提供PoW的安全補充 - 緩解“長程攻擊”

4. 爲PoS鏈提供PoW的安全補充 - 提高活躍性攻擊閾值

長程攻擊

先來了解一下什么是“長程攻擊”，它也被稱爲長距離攻擊（Long-Range Attack），是權益證明（PoS）區塊鏈面臨的一種特定安全風險。這種攻擊涉及到質押者在解綁（即取回質押資金）後利用他們的質押代幣在區塊鏈歷史的某個早期點上創建一個分叉。這種攻擊嘗試利用過去的質押狀態來重寫區塊鏈的歷史記錄。

攻擊過程1. 攻擊起點：攻擊者選擇區塊鏈歷史中的某個早期點，這通常是在他們的質押仍然有效的時間點。然後，他們开始在這個點上祕密構建一個私有的分叉鏈。

2. 構建分叉鏈：攻擊者在自己的分叉鏈上構建區塊，可能包括無效或欺詐性交易。由於他們在這個歷史時間點有足夠的質押權，他們可以影響哪些區塊被加入到這個分叉鏈上。 

3. 發布分叉：一旦分叉鏈足夠長，覆蓋了主鏈上的同期區塊，攻擊者可以將其發布出來。由於PoS協議通常會接受最重（即積累最多質押權或最長鏈）的鏈作爲有效鏈，攻擊者的分叉可能會被網絡接受爲正統歷史。

在PoS系統中，由於不需要像PoW那樣進行大量計算，重組舊的區塊（即區塊鏈重組）相對容易。攻擊者只需要在私有鏈上展示一個比主鏈更長或在某些系統中更有“權重”的鏈，就可能說服網絡接受其鏈爲有效鏈。

這種攻擊通常涉及到網絡節點較少、監控和安全措施較弱的新興或較小的PoS鏈，因爲這樣的網絡更容易受到少數質押大戶的影響。

爲了緩解長程攻擊，一般的PoS鏈會設置一個最低解綁期，通常爲7天、14天、21天不等，這就是爲什么當你向節點贖回資產（比如ATOM）時，要等待一個固定的周期才能拿到質押的資產。設置解綁期意味着一旦驗證者決定解綁他們的資金，這些資金不會立即可用。在這個期間內，他們的質押仍被視爲網絡安全的一部分，但他們不能將這些質押用於驗證新的區塊或參與共識決策，這會大大增加其發起攻擊的成本和復雜性。

Babylon是如何緩解“長程攻擊”的？

Babylon通過在Bitcoin區塊鏈上標記時間戳設置檢查點來聚合PoS鏈的“解綁”操作，這樣做的好處是利用Bitcoin的強共識特性爲PoS鏈提供一個外部的安全驗證點，這樣爲大幅減少解綁所需時間提供可能，從幾周縮短到幾小時，這樣可以顯著提升資金的流動性和效率。

活躍性攻擊

其次了解一下什么是活躍性攻擊，它是指少數驗證者（如三分之一）可能嘗試審查或阻塞某些交易或操作，從而影響鏈的正常運行。例如，驗證者故意不包含某些交易，這可能是出於自身利益或外部激勵。

Babylon如何提高活躍性攻擊閾值？

Babylon利用Bitcoin區塊鏈的安全性創建檢查點。這些檢查點是PoS鏈狀態的快照，定期錨定到比特幣區塊鏈上。 這種方法通過比特幣區塊鏈的不可篡改性來增強PoS鏈的安全性，爲PoS鏈上的重要決策或狀態提供一個可信的、外部驗證的記錄。

另外Babylon通過在Bitcoin區塊鏈上創建額外的安全層，提高了攻擊者對PoS實施活躍性攻擊的經濟和技術成本。（可能包括破壞Bitcoin的強共識）

與Eigenlayer對比的綜合分析

限制：沒有智能合約無法實現更高級的安全性支持

業內通常將Babylon與Eigenlayer相比較，Eigenlayer是通過編寫智能合約來協調AVS和Restaker再質押者之間的需求，理論上只要能夠寫出來智能合約，Eigenlayer就能夠勝任該任務，比如支持ETH Restaking和協議代幣Staking的雙質押需求，並設置比例參數可調，爲現有中間件提供一層額外的以太坊級別的安全保護，也可以直接建設新中間件的共識層。雖然智能合約風險也同樣被引入，但其能夠支持的業務更加廣泛。

Babylon目前主要實現的是通過在Bitcoin鏈上定期快照PoS鏈的狀態，設立“檢查點”，以此爲受保護的PoS鏈提供基於強共識的可信的、外部驗證的記錄。它雖然通過定制化的UTXO實現了BTC的原生質押鎖定，但其仍然不具備智能合約級別的功能，無法處理和協調復雜的需求和邏輯。

限制：受限於IBC

Babylon利用IBC來聚合數據並在Bitcoin和任何PoS區塊鏈之間進行通信。這是BTC質押、通過時間戳設立檢查點的一個必要前提。使用IBC的原因是它具有無縫傳遞不同鏈之間的任意數據和驗證者消息的能力。目前，Babylon當前可尋址的市場是91個原生支持IBC的Cosmos鏈。不過，基於IBC的擴展協議正在逐漸構建起來，比如Composable正在建立對其他網絡如以太坊、Polkadot、Solana、NEAR和TRON的IBC支持。

優勢：闲置BTC的市場空間很大

相比較於Eigenlayer，Babylon瞄准的底層資產是BTC，而根據在【市場空間】部分的討論，目前闲置的BTC數量非常巨大，同時不離开Bitcoin主鏈的基本需求已經實現，那么理論上一旦有更多的合作方接入Babylon，爲BTC質押提供可觀的收益，那么市場的增長會非常迅速。

相同點：經濟安全的支持

與Eigenlayer相同的地方在於Babylon也爲一些早期的小規模的PoS鏈提供了經濟安全上的支持，增加攻擊者對小規模PoS鏈攻擊的經濟成本和技術成本。

不同點：服務對象和目標

Babylon在緩解長程攻擊、縮短PoS資產質押的鎖定期等方面可能更加有效，比如Osmosis如果與Babylon合作則可能在解除質押OSMO時僅需要1天甚至更短（爲14天），這是相對明確的需求。當然Babylon將BTC的PoW強共識帶到了PoS，隨着協議的成熟可能解鎖更多可能。

而Eigenlayer則依靠以太坊的龐大生態，通過智能合約+再質押，將以太坊的安全性輻射到各個角落和中間件。所以Eigenlayer在擴展性上完全得到了智能合約的天生優勢，在服務對象和功能實現上更加多元化。