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

撰文：潘致雄，链闻研究总监

来源：链闻

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?

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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。

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。

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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：

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？

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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

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。

现场 | 以太坊行业峰会第一场圆桌 如何应对智能合约安全问题:金色财经9月8日现场报道，Loi Luu (KyberNetwork 创始人)、Shawn Douglass

(Amberdata 联合创始人兼CEO)、Jay Zhou (Loopring Protocol 联合创始人)、Alan Li (FBG X 研发部负责人)、Antoine Cote (Enuma Technologies 联合创始人兼CEO) 参与了讨论，嘉宾们一致认为，由于智能合约涉及资产交易且不可篡改，一旦发生安全问题将引起资产严重受损，关注智能合约安全是必要的。Loi Luu指出,区块链行业项目方，需要为开发者设立预警机制。开源代码要引入第三方检测，避免犯一些显而易见的错误。

Jay zhou认为，需要更有经验的开发者去开发用户易用、以人为本的合约，同时也有必要引入交叉审计。

Shawn Douglass说：“因为智能合约的不可篡改性，在程序员开发前，就必须告知开发者未来可能造成的后果，特别是在涉及资产的领域必须确保事前万无一失甚至考虑保险。”

Antoine Cote表示，可以在早期时候引入悬赏机制让黑客或者社区成员共同发现漏洞。大家讨论后得出共识，每一个开发者都必须在开发速度和安全性之间做一个平衡。在区块链领域，注重安全和责任心是必须的。[2018/9/8]

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。

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。

肯尼亚成立了一个特别小组，研究如何利用人工智能和区块链等最新技术:肯尼亚成立了一个特别小组，研究如何利用人工智能和区块链等最新技术。“我们错过了互联网浪潮，赶上了移动技术……区块链是下一个浪潮，我们必须参与其中。”信息部部长约瑟夫·穆切鲁(Joseph Mucheru)表示，在其他用途中，区块链可以帮助组织政府存储的土地记录，这对那些想要购买、出售或核实有关土地信息的人来说，是一种持续性的保障。[2018/5/5]

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

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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