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如何設計一個比特幣跨鏈錨定代幣?

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本文來自 Deribit,原文作者:Hasu, Su Zhu

Odaily 星球日報譯者 | Moni

tBTC 是最近備受關注的跨鏈代幣,它在以太坊區塊鏈上與比特幣錨定,這種跨鏈錨定的目的是在一個區塊鏈上複製另一個區塊鏈上的資產,同時保持盡可能多的自身屬性。換句話說,跨鏈錨定可以將任何區塊鏈變成比特幣側鏈。

側鏈概念最早於2010年提出的,這個概念承諾可以貸款更大的可擴展性、更高的確定性、以及更好的隱私性和更豐富的狀態,同時還允許比特幣主網緩慢而保守的發展。此外,側鏈如果失敗了,也不會對主鏈造成任何後果。

當以太坊區塊鏈上有了可靠比特幣代幣,那麼比特幣用戶就能更輕鬆地進入資本市場(比如MakerDAOhe Compound)、預測平台(比如Augur)、去中心化交易所(比如Uniswap)、以及未來可能的應用(比如混合器、隱私轉換器、創新託管解決方案和DAO)。與此同時,在側鏈的支持下,這些應用程序也可以利用比特幣的貨幣屬性和卓越的流動性。

那麼,該如何設計跨鏈錨定代幣呢?

在本文中,我們將以 tBTC 為例,全面探討跨鏈錨定的設計,這種跨鏈錨定的理想屬性可能包括:

1、抵制審查:任何人都可以創建、兌換和使用代幣,無論他們的身份是什麼,或是身處在哪個司法管轄區;

2、抵制扣押:託管方和其他第三方都不能扣押存款中的代幣;

3、對比特幣保持價格穩定性:代理代幣會密切追踪比特幣價格,從而集成了其貨幣屬性;

4、可接受的運營成本:側鏈系統可以用合理的價格吸引用戶和託管方,並為他們提供服務。

如果有人可以在另一條鏈(側鏈)上複製所有這些屬性,就意味著這條鏈的“信任模型”幾乎與主鏈上使用的比特幣屬性相似(儘管不是完全相同)。實際上,所有跨鏈錨定都需要優先考慮是否犧牲一些代價——比如犧牲自身某些功能來換取與比特幣之間的權衡。問題是,這種折衷方案是否能被接受(甚至在某些情況下更為可取),取決於用戶一開始對代理代幣的具體要求。

可贖回 vs. 不可贖回

每個跨鏈錨定的目標是要讓代理代幣(比如WBTC或LBTC)具有比特幣的真實屬性,唯一不同的是,這些代理代幣是在另一條鏈上。為了保留比特幣的貨幣屬性,代理代幣在進行交易的時候必須盡可能地接近原生比特幣屬性,實際上,這可以通過兩種方式來實現:

1、包裝方法

第一種方法是包裝方法,也是 WBTC、Liquid 和 tBTC 追求的解決方案。託管方需要接受客戶的比特幣存款,然後在側鏈上為每個託管的比特幣發行一個代理代幣,這其實就算是對原鏈上的比特幣進行“包裝”。然後,比特幣存款人就可以在側鏈上使用代理代幣,例如通過溢價出售或在DeFi市場上借出代理代幣。而對於任何購買代理代幣的人來說,也可以將其抵押的代理代幣兌換成相應的比特幣。

只要係統可以確保一個比特幣始終與一個創建的代理代幣”錨定”,而且始終允許一個比特幣兌換一個代理代幣,那麼就能依靠理性的市場參與者來維持比特幣和代理代幣之間的價格均等。通常來說,市場參與者會通過以下兩種方式來實現這一目標:

第一種方式,如果代理代幣的交易價格低於比特幣價格,市場參與者可以通過購買打折代理代幣並贖回這些代幣來獲得相應的比特幣存款。這麼做的目的是減少市場上的流通代幣供應,一直到達到新的平衡且價格恢復到平價為止。

第二種方式,如果代理代幣的交易價格高於比特幣價格,則會激勵套利者創建更多代理代幣,並在市場上出售代幣來增加供應量,最終再達到新的平衡。

(星球君注:無論是贖回代幣還是拋售代幣,市場參與者都能從中獲得一些即時利潤。)

2、合成方法

如果不選擇上述提到的“包裝”方法,存款人也可以用非比特幣抵押品生成合成比特幣(“sBTC”)。為了研究此類系統如何工作,我們來分析一下 MakerDAO,其代幣 DAI 是一種美元合成代幣。實際上,這種系統也可以發行其他任何合成資產,甚至包括比特幣。

當用戶將抵押品存入抵押債務頭寸(CDP),DAI 就創建了。雖然任何人都可以擁有並交易 DAI,但只有抵押債務頭寸所有者才能將 DAI 贖回並兌換成相應的抵押品。由於套利週期更長,合成資產通常需要其他機制來維持價格均等。就MakerDAO 而言,他們採用了穩定費和 DAI 儲蓄率兩者相結合的方式,穩定費用來調節抵押債務頭寸成本,而 DAI 儲蓄率則用於調節 DAI 的成本。這種“雙管齊下”的方式有助於穩定 DAI 的市場供應量,使其價格始終平衡在 1 美元。

擔保 vs. 信任

現在,我們已經有了兩種建立代理代幣的方式,也知道對於另一條鏈上每個代理代幣都必須要控制等量的抵押品,這樣才能持續保證其價格均等。不過,如果另一條鏈上使用的是非原生抵押品,比如在以太坊區塊鏈上使用比特幣作為抵押品,那麼就會帶來另一個問題:必須要有人來控制比特幣私鑰,而在智能合約可以持有私鑰之前(目前尚不清楚這種方式是否可行),這意味著只要你能控制私鑰,就能控制系統。

所以,為了讓系統可以持久運轉,就必須給抵押品託管方提供激勵,否則他們很容易利用自己的“職務之便”做壞事。當然,我們相信託管方不會出現被竊等惡意事件,因為這樣會破壞託管方的聲譽,但如果惡意事件真的發生了,我們希望託管方必須有能力提供補救措施。無論在任何情況下,想要讓側鏈系統長期生存下去,為託管方提供激勵是非常重要的,而且這些激勵必須足夠有吸引力,讓託管方明白“不竊取存款”比“竊取存款”更划算。

以 WBTC 和 Blockstream 的 Liquid 為例,WBTC 採用了獨立託管方,而 Liquid 選擇的是多個託管方聯合體,他們都持有代幣抵押品,用戶也相信他們不會竊取這些抵押品。在大多數情況下,這是一個合理的假設,因為託管方與用戶是“間接擔保的”。由於這些託管方存儲的都是與比特幣錨定代幣相關的業務,他們基本上都會把自己的(身份)信息公開,而且也能通過傳統法律法規對其進行追索。不過需要注意的是,現行任何受法律法規約束的系統都對免授權(permissionless)或抵制審查的系統實施完全約束。

這裡有一個替代解決方案:如果其他系統參與者想要訪問你的側鏈,那麼必須進行擔保,否則就不能讓外部參與者進行訪問。從這個角度來說,你會發現比特幣和以太坊這樣的公鍊是一種多麼重要的發明了。得益於免授權代幣,我們可以構建一個系統,其中每一個步驟都需要抵押(“保險”),在託管系統裡,你可以為用戶提供保證,託管方必須要遵守規則,否則他們都會失去所有抵押品。

然而,這種替代解決方案也有缺點,會導致生產變得更加資本密集。不僅如此,由此產生的額外費用也不得不會轉嫁給用戶,繼而導致總體服務成本更加昂貴。因此,這種權衡非常適合那些需要大量信任、而且用戶對價格不敏感的服務。在某些情況下,被竊的數字資產很難貨幣化,但比特幣並非如此,這就好像託管方鎖定了用戶資金,此時竊賊即便在流動性很高的市場也無計可施。

tBTC 的解決方案:擔保和“可贖回”

在解釋tBTC 解決方案之前,讓我們先比較一下MakerDAO 採用的“合成方法”——需要注意的是,這種方法具有一定約束力和不可兌換性,而WBTC 和Liquid 採用的方法對於合規用戶而言則是可信任和可贖回的,對不合規用戶則採取了可信任且不可贖回的策略。相比之下,tBTC 採用的是一種可能沒那麼成熟的可贖回和擔保設計方法。

tBTC 是一種為比特幣設計的去中心化、受保險的託管系統,發行了一種名為“TBTC”的代幣(星球君注:這裡的T 是大寫,是一種在tBTC 系統裡的抵押代幣),用戶不必信任託管方——在tBTC 系統裡,託管方被稱為簽名人(signer),這些簽名人存入的保證金必須要高於他們所託管的比特幣價值。如果簽名人要轉移未經授權的資金,此時如果他們託管的TBTC 價值比抵押的比特幣價值要高,那麼系統會“沒收”這部分TBTC 代幣——要么從市場上購買,要么銷毀等價的TBTC,確保TBTC 代幣和抵押的比特幣數量達到平衡。

不僅如此,tBTC 還有另一道防線,每個比特幣都不允許被單個簽名人持有,而是按照一定比例(“n-of-n”)的閾值簽名和不同隨機選擇的簽名人聯盟共同託管的。

與WBTC 不同,TBTC 創建和贖回過程並不受“了解你的客戶”(KYC)/反洗錢、以及司法管轄區法律法規的約束,任何人都可以在比特幣主鏈上存入比特幣然後獲得TBTC 代幣,或者贖回TBTC 代幣,再到比特幣主鏈上兌換相應的比特幣。

tBTC 系統的主要工作,就是確保流通中的每個TBTC 代幣都對應一個託管的比特幣,簽名人的主要任務就是維持這種平衡,因此簽名人需要實時監控託管資產,如果比特幣價格上漲就需要補充相應的TBTC 代幣,如果價格下跌則需要銷毀相應的TBTC 代幣。 tBTC 系統最初要求籤名人必須存入相當於存款價值150% 的抵押品,當其存款價值跌至140% 以下的時候,tBTC 系統就會發出通知,如果其存款價值跌至110% 的時候,系統就會啟動自動清算。需要注意的是,如果簽名人做出一些不當行為的時候會受到嚴厲懲罰,在這種時候他們的存款也可能會被強制清算。

對於每個需要參與者進行抵押的系統而言,存在兩個主要挑戰:首先,如果鎖定資金的成本非常高,就會增加系統的整體成本;其次,由於必須監控存款價值,這就要求系統必須時刻關注區塊鏈的外部因素,尤其是託管抵押品的資產價格變化情況。

挑戰一:導入比特幣價格

讓我們繼續以 tBTC 為例,tBTC 系統必須要時刻了解與 TBTC 代幣掛鉤的抵押品價格,所以就不得不關注兩個關鍵要素:

第一,tBTC 系統必須要知道新增存款所需要的抵押品數量;

第二,tBTC 系統必須要知道現有存款價值在什麼時候不足,這樣才能讓你及時發出通知、或是直接進行清算。

在上述這兩種情況下,最重要的就是要及時知道實際抵押物價值是否高於與其錨定的比特幣價值。只有當實際抵押物價值低於錨定比特幣價值、並且沒有及時做好價值平衡而導致進入自動清算程序時,系統才會有風險。如果抵押物價值低於託管的比特幣價值,那麼此時就只能看簽名人了,期望他們放棄一部分託管比特幣(但似乎不太可能)。

tBTC 一直在尋找一種全新的、基於市場的解決方案,而不是採用這種“價格預言機”的模式,他們希望從跨鏈交易委託賬本(order book)中導入實際比特幣價格。如果ETH/BTC 市場具有足夠的流動性,那麼我們可以預期到市場參與者不會比實際比特幣現貨價格低的價格來結算比特幣(這也是簽名人不太可能放棄一部分託管比特幣來保證價值平衡的一個原因)。因此在這種情況下,我們只能查看一段時間(比如 24 小時)內未清算比特幣的最高出價,才能較為有把握地對比特幣現貨價格下界(lower bound)給出一個報價。

如果一個攻擊者試圖人為操作這個系統,讓抵押物價值高於其真實價值,就意味著他/她必須要把比特幣價格提高到超過全球現貨價格的水平,這顯然是非常難以實現的。即便真的有人嘗試這麼做,理性的市場參與者會看到市場呈現上漲趨勢,因此也會拋售自己持有的比特幣,這樣又會增加攻擊者的攻擊成本。簡而言之,這種機制將人為操縱者的購買能力與整個比特幣市場關聯在了一起,從而使系統更加穩固,不會輕易受到人為操縱的影響。

再退一步,就算比特幣市場沒有足夠流動的交易委託賬本,那麼此時 tBTC 系統依然可以選擇“價格預言機”機製作為備份。

挑戰二:降低資金要求

第二個挑戰是要將運營成本降低到託管方和用戶都可以參與的合理水平,這個挑戰不止 tBTC 系統、任何一個擔保系統都需要面對。這裡我們還是以tBTC 系統為例,該系統推出之時就明確了每個TBTC 代幣都需要有250% 的抵押,其中100% 抵押來自於託管中的比特幣,另外150% 抵押來自於簽名人的以太坊,並以此來保證原始比特幣存款的安全。

到目前為止,我們可能還沒有找到一個較為有效的、讓市場來決定這些成本的方法,因此 tBTC 團隊自己負責設定了費用。在該系統推出之時,tBTC 團隊明確簽名人每六個月可以獲得 50 bps(或 0.5%)的託管費,每年產生 1% 的收入。鑑於必須對存款進行 150% 的超額抵押,當擔保資金成本年利率小於 0.66% 的時候,可以優先確保簽名人收支平衡。

即使我們忽略了冗餘的成本(比如簽名人必須始終在線,否則風險可能會大幅增加),你會發現簽名人的投資回報率是很低的,所以很可能沒有那麼多人想要成為簽名人。因此,你必須要提高收入,這樣才能吸引更多人想去成為簽名人,更少人想去做一個“普通用戶”。 tBTC 系統能否負擔的起更高的託管費並持續吸引用戶,主要取決於TBTC 代理代幣在以太坊上的借貸利率,這本身又與TBTC 用戶從訪問Compound 或MakerDAO 之類的DeFi 應用程序中獲得多少效用和交易有著密切關係。

以更高的速率,可能需要高要求的簽名者,但是低要求的用戶。系統能否負擔得起更高的託管費並仍然吸引用戶,將主要取決於TBTC在以太坊上的貸款利率,這本身就是TBTC用戶從訪問Compound或MakerDAO之類的應用程序中獲得多少效用的函數。

為了降低簽名人的資金成本,tBTC 系統需要自動將他們在 Compound 上的擔保借出去,或是完全抵押給其他資本市場。如果有人要在 Compound 上藉以太坊(或 TBTC),那麼他們也有可能成為 tBTC 系統裡的簽名人,並且在沒有額外成本的條件下獲得簽名人費用(冗餘成本除外)。但需要注意的是,增加另一個智能合約風險層可能會進一步減少 TBTC 代幣的“硬通貨”屬性。

另一方面,tBTC 系統可以不使用以太坊之類的非原生抵押物,而是引入一種“工作代幣”(work token),讓這個代幣通過託管費來產生現金流。然後,tBTC 系統可以將它自己的未來現金流作為抵押——如果這個“工作代幣”相對於託管比特幣的波動性小於以太坊,那麼就可以讓總擔保要求再降低一些,無需把門檻設的像之前那麼高。

當然,上述設計是否會降低 TBTC 成本並使用戶和託管方都對系統感到滿意還有待觀察。

如下圖所示,我們可以看到 TBTC 與其他跨鏈錨定代幣的比較:

總結

通過探索與運營成本相關的屬性,我們發現像 tBTC 這樣的系統可以在每一個環境通過擔保來實現更高的安全性,抵押擔保可以大幅減少不當行為,甚至能讓這些行為徹底消失。不過,比特幣跨鏈錨定代幣提供的這種額外安全性是否值得用戶付出更多成本,可能是加密貨幣行業需要進一步討論的核心問題。

最後,非常感謝Arjun Balaji、Charlie Noyes、Georgios Konstantopoulos、James Prestwich、Lucas Nuzzi 和 Matt L 對本文作出的貢獻。