tBTC:如何用去中心化的方式把比特币引入以太坊：读懂tBTC资产跨链方案与漏洞补救

编者按：本文来自链闻ChainNews，撰文：潘致雄，链闻研究总监，星球日报经授权发布。以去中心化实现比特币资产跨链的方案中，tBTC是近期最受瞩目的项目。当BTC可以安全且无需信任地迁移到以太坊网络之后，相当于BTC能享受到图灵完备的智能合约，想象空间更大。比如，这样以来，比特币资产可以应用在去中心化金融生态中——毕竟比特币拥有最多的用户、最高的市值、最显著的网络效应。tBTC是由Thesis公司旗下KeepNetwork开发的一个子项目，这甚至有点像是他们「不务正业」推出的实验项目。原本KeepNetwork是一个为以太坊提供隐私层的方案，利用链下的容器存放隐私数据；而tBTC则是一个比特币跨链方案，听起来好像与Keep本身的方向毫无关联。不过，两者还是存在一些交集的，比如利用了相同的代币KEEP和多签名机制等。

另外Summa和Cross-ChainGroup也是tBTC项目的参与方。按照介绍，这些合作方是这样分工的：Keep将ECDSA门限签名运用在比特币去中心化托管的逻辑中，且tBTC的原生代币使用的是KEEP；Summa专注跨链解决方案，也就是tBTC协议中负责如何在以太坊区块链中验证比特币交易的部分；Cross-ChainGroup则负责跨链技术的研究、设计和实施。Keep的投资者包括了数家美国的主流机构，如PolychainCapital、a16z、DraperAssociates、FabricVentures、DistributedCapitalPartners等。其中a16z还是多家DeFi协议的投资者，包括稳定币协议Maker、借贷协议Compound、交易协议dYdX等，这三家也是目前DeFi协议中的头部项目，如果他们后续能集成tBTC，或许是一个双赢的策略：比特币可以支持DeFi，DeFi可以使用比特币。

币安正组建团队研究区块链和加密货币如何对Twitter有所帮助:10月28日消息，币安正在组建一个团队致力于研究区块链和加密货币如何对 Twitter 有所帮助，该团队将探索如何构建链上解决方案来解决 Twitter 的机器人账户等问题。此前在马斯克与 Twitter 的诉讼中公布的短信也显示，马斯克讨论了将 Twitter 置于区块链上的可能性，但后来又认为该举措无法实现。

此前，特斯拉CEO埃隆·马斯克已正式完成以每股54.2美元(约合440亿美元)的价格收购推特公司的交易，马斯克还罢免了首席执行官Parag Agrawal和首席财务官Ned Segal。（路透社）[2022/10/29 11:54:05]

目前集成tBTC的项目在tBTC之前，加密资产的跨链、尤其是比特币资产的跨链方案，绝大多数都是通过中心化机构托管方式实现的，比如WBTC、imBTC或HBTC。虽然这些方案也考虑到了安全性和透明度，但对于加密货币社区而言，人们更想要一个完全去中心化、非托管、无准入门槛、无需许可的资产跨链基础设施。毕竟，资产从一个地方挪到另一个地方是一个很基础的权利，不应该牵扯到其他因素、不应该增加额外风险、也不应该牺牲隐私。虽然tBTC已完成审计并上线主网，但项目仍处于早期阶段，仍有很多未知风险等待早期用户探索。而且tBTC的整套机制也存在一些争议，比如引入了预言机这个外部不可控的因素。此外，tBTC网络的参与者的质押率较高资金效率较低，这也会带来参与者的参与动机较弱。不过tBTC项目还是有机会对这些现有的问题进行优化和调整的。总体而言，tBTC的两个最重要的优势为：由原资产抵押：由于tBTC通过质押比特币而跨链生成的等价TBTC代币，所以不会产生额外的比特币。相反的，像Synthetix这类资产合成协议，是通过其他代币铸造出「模拟」比特币价值的代币sBTC，事实上增加了比特币的流通量。由去中心化协议托管：在tBTC协议内的比特币资产是被去中心化的协议托管的，而且也设置了一系列的安全机制确保整个流程无法作恶。从上述两个角度来看，目前与tBTC类似的项目可以这么分类：

央行回应非指定机构如何参与数字人民币运营:央行表示，需发挥其他商业银行及非银行支付机构作用，与指定运营机构一起，共同提供数字人民币流通服务，包括支付产品设计创新、系统开发、场景拓展、市场推广等服务。（一财）[2021/7/16 0:57:56]

tBTC是如何运作的？

像稳定币协议Maker为了维持价格所设计的各种机制一样，tBTC在整套方案中也考虑到了各种可能会对系统安全带来的特殊情况，如果将这些模块一一拿出解释或辅以案例说明，可能是一篇论文的长度，或不亚于白皮书。毕竟对于大多数tBTC系统或者是TBTC代币的使用者而言，并不需要接触到这么多繁杂的逻辑。只有对于系统的深度参与者或者原生代币的交易者而言，才应该彻底了解整个系统的运作机制，就算很费时间也需要仔细读一读他们的白皮书。不过，在此之前，也可以将本文作为了解tBTC的入门手册，以快速建立起对tBTC协议的概念和系统运作的核心工作流程。简而言之，这里主要解答的是这个问题：为什么tBTC可以安全且去中心化地进行资产跨链？先做一些说明和解释：tBTC是这个项目和协议的名称，而TBTC是由比特币跨链后在以太坊上流通的代币名，也就是TBTC=BTC。在tBTC的方案中，涉及到这几方：存款人：希望把BTC挪到以太坊上的用户；验证人/签署人：维护tBTC网络安全且能赚取收益的用户；赎回者：希望把以太坊上的TBTC换成真正BTC的用户。BTC->TBTC铸造流程

美国国会研究人员：立法者需考虑数字货币立法将如何影响美元:金色财经报道，美国国会研究服务局在其题为“美元作为世界主要储备货币”的报告中称，不断增长的加密货币空间的影响并没有引起任何与美元地位有关的重大担忧。报告承认，尽管“加密货币仍然是一个小而动荡的利基市场”，但中央银行数字货币（CBDC）正在兴起。报告指出，迄今为止，尚无证据表明美元已脱离主要储备货币。但是，国会不妨考虑一下包括制裁和数字货币在内的一系列政策领域的立法将如何影响美元。[2020/12/22 16:03:19]

对于比特币与以太坊的资产跨链解决方案，两个主要的挑战是：用户如何确保抵押的资产不会被盗：tBTC选择的方案是将资产保存在由3人共同保管的多签名地址中，没有任何一个人可以挪动资产，且需要抵押超额资产。如何在以太坊的链上确认比特币的交易和所有权：tBTC采用了由Summa设计的SPV技术实现跨链的交易验证。所以，从BTC换成TBTC的流程分为两大步骤：1.存款人申请资产跨链，在tBTC协议的分配下由验证人辅助负责资产托管，然后存款人将比特币转至由三个人共同托管的比特币地址中。

2.转账至比特币托管地址的6个区块后，存款人向协议提交已完成转账的证明，然后就可以铸造相应数量的TBTC了。

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简单介绍一下TDT：tBTC系统为了记录不同存款人不同的托管数量或者时间，在铸造TBTC之前还会发行一枚非同质化代币，称为TDT。虽说叫代币，但其实类似于一张「凭证」，不可分割且独一无二，后续赎回BTC需要用到这张凭证。当然，在协议的设计中还需要考虑其他可能的问题以及相应的处理方式，最常见的是如果ETH价值相比BTC价值贬值后，可能会产生验证人抵押不足的情况，导致验证人就有动机作恶了，所以tBTC设计了相应的清算模块以应对。tBTC协议包含了预清算和强制清算两个阶段，和其他的清算系统的设计目标类似，在强制清算阶段将会启动拍卖流程，将ETH以折扣价拍卖给TBTC的持有者以保证抵押品ETH价值大于TBTC的价值。而如果清算后还有剩余资金，则根据不同的情况进行收益分配。BTC->TBTC赎回流程

赎回流程相比较而言简单一些，当用户希望将持有的TBTC换回BTC时，只需将TBTC以及一小笔「费用」提交给以太坊的智能合约，同时附上收款的比特币地址，三位验证人就必须共同签署一笔比特币链上交易，将BTC转至规定的地址。如果有验证人不配合呢？那抵押的ETH就只能被清算了。也正因为验证人提供了联合的托管业务，并付出了ETH抵押资产，所以赎回者需要支付一小笔额外的费用给他们作为经济激励。所以作为验证人，可以将tBTC系统作为一种收益稳定的资产管理工具。据白皮书计算，验证人的年化收益约为1.875%，考虑到150%的抵押率，真实的年化收益约为1.25%。这是让社区中不少人吐槽tBTC的地方：很多人认为目前设定的收益率较低，可能会导致验证人的参与动机不足。当然，这也就意味着目前参数设定，对于存款人和赎回者更友好一些。KEEP代币：付出劳动才能获得回报

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在tBTC的系统里，原生代币KEEP是一种工作型代币，这也就意味着持有KEEP不能带来任何收益，但是在持有KEEP的同时又付出劳动，才能因此获得收益。回顾一下铸造TBTC的环节，在「步骤2」中，tBTC系统需要从包含一群验证人的池子中抽取其中的三个，是以什么作为依据抽取的？没错，就是按照KEEP代币持有量作为依据的。举个例子，持有1000枚KEEP的人是持有100枚KEEP的人被抽中概率的十倍，也就是如果放在一个很长的时间跨度中，前者干活的数量是后者的十倍。持有更多KEEP意味着验证人可以更多的参与托管BTC，也就有机会获得更多的潜在收益。上线两天就被发现的Bug，怎么回事？

在tBTC上线的两天后，官方发现了一个协议的严重问题，于是按下了之前预留的全局开关，将整个系统的充值功能暂停10天。在此之前需要先介绍一个背景知识，比特币在10多年的发展过程中，随着技术的演进诞生了多种地址类型，由不同类型的脚本生成：最初的比特币地址以「1开头」，这类脚本称为P2PKH；后来诞生了由「3开头」的地址，这类脚本称为P2SH，功能比较强大，支持多签以及可以和后来的隔离见证组合；最后诞生的是原生隔离见证地址，由「bc1开头」，这类脚本称为P2WPKH，也会被称为Bech32。最初tBTC在协议设计时，限定并强制要求赎回的地址必须是P2WPKH。但是到了今年2月，tBTC的工程负责人提交了一个变更，放松了这个限制，也就是支持了P2WPKH之外的脚本。这个调整可以提升用户体验，赎回者可以以任意地址赎回，毕竟Bech32的普及程度并不高。据txstats的数据显示，目前储存在Bech32中的BTC数量约3%。但tBTC的系统却没有因为增加支持其他脚本而做相应的调整。不过这样也不一定会产生问题，软件开发中设置的测试流程，就是为了及早发现这样的问题，但他们表示，测试用例中竟然没有覆盖到「非P2WPKH」脚本。虽然后来在测试网中总算测试了P2SH地址，但是又由于赎回DApp流程中的前端漏洞，导致团队误认为该测试通过了。问题未被发现的一整个流程为：tBTC协议设计中仅支持P2WPKH地址—>临时决定放松对P2WPKH限制—>但系统未做相应调整—>测试用例未覆盖—>其他功能漏洞导致误认为测试通过了。这些问题堆积在一起，导致了tBTC带着漏洞上线主网。后续如何改进？

在该事件的回顾报告中，tBTC项目表示将优化他们工作流程，还将与安全团队TrailofBits合作，为tBTC规划更多的自动化集成测试和系统测试。随后，为了进一步减少项目的整体风险，tBTC重新定义了他们的软件发布流程。原来上线主网的tBTC「正式版」将回退至「发布候选版」，版本号为RC0，所以下一个版本是RC1。补充一下，软件开发流程中，在发布某个正式版之前，通常会先发布数个版本称之为「发布候选版」，如果未发现任何漏洞，最后一个Releasecandidates就会成为最终的正式版，比如比特币的下一个大版本0.20.0就已经发布了两个RC版本。tBTC认为，另外一个可以有效降低项目风险的机制是限制整个系统的容量。也就是他们限制了BTC可以换成TBTC的最大数量，这样就算出现严重问题，损失的也就是可控范围内的比特币或以太坊。具体来说，在RC1版本中，第一个月的系统容量被设定为100BTC，之后按月增加，分别是250BTC、750BTC、1000BTC，这些逻辑也都是按照智能合约预设的执行即可。5个月后，该限制将自动解除，而且如果12个月后未发生事故，团队将禁用紧急暂停按钮，也就是保护了这次系统没有受到更多损失的预留「后门」。

最后，tBTC还表示除了ConsenSys和TrailofBits的安全审计外，还将组织第三次安全审计，专门针对涉及BTC交易和跨链通信的部分。同时，tBTC还将漏洞赏金计划的最高奖励提高了10倍，至100万个KEEP代币。激励初始化流动性：「质押空投」

考虑到很多潜在的验证人可能暂时没有KEEP代币，tBTC发起了一个为期6至12个月的「质押空投」活动，为项目进行额外的激励，促进项目的初始化和流动性。活动中将分发KEEP代币总量的20%，期间用户可以仅依靠质押ETH成为tBTC网络的验证人，为资产跨链提供去中心化托管服务，而活动结束后，就会按照之前的方案，以KEEP代币作为抽签依据。所以对于验证人而言，这个期间内将获得除了1.25%年化收益率之外的KEEP代币奖励，而数量要参考参与tBTC网络的具体表现，更多细节后续也会公布。值得长期观察

虽然tBTC在机制设计、协议治理以及开发流程还有很大的改进空间，比如：改用去中心化预言机、通过系统治理调整参数等，但他们设计的去中心化跨链解决方案依旧是目前比较完整的，且产品的实现速度也较快。再加上该项目由三个团队合作推进各司其职，以及背后投资方有强大的资源支持，未来该协议的普及应该不是问题，被加到各种DeFi协议内也是迟早的事情。更何况tBTC的未来将不仅限于以太坊。采用了Keep和Summa技术的开放式区块链项目，或许都可以实现比特币的资产跨链，因为这将是各个区块链之间互联互通的重要基础设施。因此，tBTC这类资产跨链项目值得长期关注。

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