比特币质押解决方案Babylon深度剖析：建造一座比特币生态的巴别塔

巴比伦是四大文明古国之一，当时人类联合起来兴建了一个希望能通往天堂的高塔，名叫巴别塔，其象征着人类可以打破一切隔阂、团结努力、创造奇迹的勇气。

巴别塔一直闪耀着人类文明的光辉。

如今，有一个叫Babylon的项目，同样在建造着比特币生态的巴别塔，期望利用比特币这一高价值资产将比特币网络和其他生态公链连接起来。

通过Babylon，质押者可以在比特币链上质押比特币，由此将比特币网络的安全性共享给其他PoS机制的公链，其他公链提高了安全性，而质押者则获得了一定的收益。

这里有几个关键词：

（1）原生质押：无需将比特币转移到其他公链上，质押的比特币未离开比特币链，因此安全性极高；

（2）共享安全性：这是一个已经被验证过的市场，而比特币安全性的体量是区块链世界中最大的；

（3）质押收益：比特币从一种非生息资产成为了一种生息资产，这从本质上改变了比特币的资产属性；

Babylon到底是怎样做到这几个关键特性的呢？

本文将对Babylon项目进行深度剖析，详细描述其运作机制，由此了解“比特币巴别塔”的奇迹之处。

01 PoS机制的原生问题

质押的概念出现于区块链的PoS共识机制（Poof of Staking，权益证明）。

目前主要有两个主流的共识机制：PoW（Poof of Work，工作量证明）和PoS（Poof of Staking，权益证明）。

区块链世界的鼻祖比特币就是采用的PoW共识机制，而万链之王以太坊则在2022年从PoW转为了PoS。

PoW是通过算力占比来获得记账权，PoS是通过资产占比来获得记账权。

PoS比PoW似乎有更多的优势：少得多的资源消耗（无需像PoW消耗大量电力来算数学题）、相对更去中心化（PoW的挖矿门槛非常高）以及使得原生代币成为生息资产（质押原生代币可以获得收益）。

但任何事物都有两面性，PoS同样有一些隐藏的原生问题，主要有两个：长程攻击、启动困难。

很多问题，直到出现的那一天，大家才会意识它们的存在和严重性。

1.长程攻击

长程攻击也叫做长距离攻击，由于PoS的早期质押者们在完成出块后，如果不想质押了，就会提取自己质押的资产，然后签名区块的私钥就没有什么用了，而攻击者可以低价收集到这些私钥。

有了旧私钥之后，攻击者就可以伪造跟以前的链一模一样的链条，所有的交易都可以重播一遍，所有的签名都可以重新放上去一遍。

当攻击者收集历史区块的签名私钥数量达到一定阈值占比后，攻击者就可以利用这些私钥从一个非常早期的区块，重新对当时的区块进行签名，甚至出一些空块，快速签名构建出一条新的分叉链。

一旦分叉链高度超过原始链，根据最长链原则，谁最长谁就是原始链，攻击就成功了，攻击者成功控制了这条链。

为了预防这个问题，PoS链的应对方案是引入“社会共识”，也就是说，链上机制已经无法自行解决这个问题，此时需要引入外部的力量来平衡和修正。

达成外部社会共识需要一定时间，这就是为什么PoS链的解除质押时间一般都很长，超过14天时间，甚至在21天。

在这个时间里，这条链的所有节点会对最新的区块进行检查，并对谁是当前“合法”的链进行通信并达成社会共识。

简单说，就是大家一起来确认下谁是当前“合法”的最长链。

但是，这个解决方案也是有问题的，也就是攻击者也可以在达成社会共识的过程中进行攻击，谁能说谁是最权威的发布者和判定者？比如创始人V神和以太坊基金会也可能“叛变”，因此，外部社会共识也并不是可靠的。

2.启动困难

PoS新公链起步其实很困难，因为需要吸引大量的资金来进行质押，维护公链的安全。

用户为什么要来质押呢？PoS机制给出的激励方式是质押收益。

质押收益从哪里来呢？一般有两种，链上交易费用和代币通胀。

由于新公链的链上活跃很低，交易费用无法给质押者带来足够高的收益率，因此不得不通过对公链的原生代币进行通胀，将凭空发出来的币奖励给质押者作为收益。

这就造成了新公链的原生代币的通胀率一般都很高。

高通胀的经济模型会出问题，尤其是一个刚起步的小链，高通胀会对代币经济模型很大的影响。

另一方面，即便是提供高通胀，但是代币的总市值比较小，链的安全性依旧不够，那么大资产不敢在链上锁太多资产，这就变成了一个鸡生蛋还是蛋生鸡的问题。

当链上没有高TVL时，也就是没有大量锁仓金额时，该公链的原生代币的价值就会很低，那么公链的安全性没有足够保障。

当一条新公链的安全性不够时，大资金也不敢进入这条链，TVL就一直上不去，由此形成了死循环。

没有高TVL，链安全性不够，链安全性不够，TVL就很难提高。

此时就需要外部力量推动，打破这个僵局。

02 PoW机制的原生问题

基于PoW机制的比特币网络已经成功运行了15年，可以说是经历了足够久的时间的考验。

但是目前PoW机制下的比特币也同样存在着诸多问题，其中最大的问题是原生代币的被闲置，资金利用率低。

1.资产闲置

PoW链的代币被挖出后，不能为自身的安全性直接提供保障，只能靠代币升值来吸引更多人来挖矿，从而提升整体算力，最典型的就是比特币。

由于比特币网络的昂贵和缓慢，缺乏使用场景，比特币的稀缺性这一特性被显著放大，使得其已经从一种电子支付工具演化成了价值存储手段，被称为“数字黄金”。

很多人购买比特币以后就会将其存放在钱包中，一般情况下不会去使用，只会在需要现金时提出来卖掉。

这就导致大量的比特币其实被闲置了，人们仅仅依靠其价格的上涨而获利。

2.跨链安全性低

有很多人和项目在想尽各种办法将比特币这种高价值资产的流动性释放出来，引入到其他生态中。

其中，最常见的就是资产跨链，将比特币跨到其他链上，然后在其他链上进行各类金融操作，比如抵押借贷、流动性挖矿等。

一般情况下，是将比特币锁定或者发送给跨链桥项目方，项目方在其他链上发行1比1映射的资产。

比如，你将你的一个BTC发送给Bitgo，Bitgo会在以太坊链上给你发送一个WBTC；赎回时，你将WBTC还给Bitgo，然后Bitgo会将BTC还给你。

这类项目最大的风险是，项目方自身的风险。

由于你无法掌控自己的质押资产，你并不知道项目方会拿你的比特币做什么事情，你也不知道项目方会不会增发其他链上的映射资产。

一旦项目方暴雷、跑路或者被黑客攻击，你拿到的映射资产将一文不值，而珍贵的比特币则会损失掉。

03 Babylon的解决方案

Babylon到底是怎么解决PoS链以及PoW链的这些痛点问题呢？

Babylon有两个核心协议，通过比特币时间戳协议解决PoS链的长程攻击问题，通过比特币质押协议解决PoS链的启动困难问题以及PoW链的原生代币闲置问题。

1.比特币时间戳协议

什么是时间戳呢？

时间戳，英文叫 timestamp ， 最早指的就是一个物理的橡胶戳，扣到一个文件上表示这个文件的发布要早于时间戳上的当前时间，现在指的是数字时间戳。

在区块链里，时间戳指的是区块时间戳，其存储在区块链上每个区块中的一小段数据，表示了该区块创建的时间，按顺序记录交易发生的时间。

时间戳服务是比特币的一个非常重要的创新，原来的时间戳服务都是由中心化的政府或机构来提供的，但是比特币的时间戳是去中心化的，每个区块的时间戳依赖前面区块中记录的时间。

时间戳可以用于确保区块链中各个区块按正确的顺序排列，以及防止在同一时间出现双重支付。

对于PoW链来说，很难进行长程攻击，因为从一个早期区块重新生成一条新的链，需要超过原有链几倍的算力去出块，否则速度永远赶不上原有的链，不像PoS链仅仅需要签名出块即可。

这是一种非常强的资源限制。

所以，我们可以看到在PoW链上实施长程攻击的成本和难度都非常高，几乎难以完成。

Babylon正是将比特币的时间戳服务提供给其他PoS链，进而帮助其他PoS链抵御长程攻击。

Babylon允许将包括 PoS 链上区块的哈希值和签名等数据作为交易提交并记录到比特币链上，以获得比特币时间戳，然后依靠比特币链上的安全性来对抗长程攻击，解决 PoS 链上可能出现的分叉问题。

将 PoS 区块的哈希值与签名作为交易提交并记录到比特币链上，这给 PoS 区块提供了一层额外的排序层，可在 PoS 链出现分叉时用以打破僵局。

我们上文说过，PoS链是依靠社会共识来打破僵局，社会共识运行时间超过14天，甚至要21天，因此解质押的时间也要这么久。

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有了比特币的时间戳服务之后，解质押的时间能够缩短到1天。

另一方面，基于比特币时间戳进行验证，是一个更为客观、准确的验证手段，远强于社会共识的“主观性”和“不确定性”。

2.比特币质押协议

PoS链需要自己的原生代币进行质押，但是使用Babylon可以引入比特币资产进行质押，不但可以解决原生代币的高通胀问题和起步困难问题，而且可以为质押的比特币提供收益，将比特币变成生息资产。

因为BTC是一种高价值资产，总市值目前超过1万亿美元，哪怕有1%的BTC参与质押，也可以对外提供上百亿美元的安全性。

因此，其他PoS链通过Babylon引入高市值的BTC作为质押资产，使得安全性达到使用本币难以达到的高度，这可以说服用户放心地将资产放在链上，快速提高TVL，最终实现正向循环。

对于比特币来说，目前没有任何可靠收益，所有BTC收益都需要持有者将BTC转给第三方，第三方在其他链上给一个存款凭证进行金融操作。这样是非常不安全的，需要质押者相信第三方，质押者对自己的币没有控制。

但Babylon提供的比特币质押协议是将质押的比特币锁定在比特币主网中而不是桥接至其他链，同时可以实现对作恶者的比特币进行罚没。

其他PoS链真的出现问题，比特币链上质押的资产依旧不会受到损失，这是一种非常安全可靠的质押方式。

可罚没性是质押资产的核心特质，只有可罚没才能成为质押资产。

我们知道，比特币可编程性非常弱，没有智能合约能力，那怎么实现比特币可以锁定在比特币主网上且可以被罚没呢？

Babylon使用了比特币网络几个非常原生的特性和技术，包括UTXO（Unspent Transaction Output ，未消费的交易输出）、时间锁、EOTS（Extractable one-time signatures，可提取的一次签名方案）。

我们可以将UTXO比做真实世界里物理钱包中的一张张钞票，一个用户拥有多少BTC，就需要对他的地址上所有UTXO进行求和。

BTC的交易也类似真实世界中的钞票支付，你想花5块钱，但是只有一张10元的钞票，你就将10元钞票给对方，对方会再找零给你5元的钞票。

在这个过程中，交易的输入就是10元的UTXO，交易的输出是对方手中的5元UTXO和你手中拿回的5元UTXO。

我们大概了解什么是UTXO之后，我们可以再看下怎么在UTXO上做文章。

虽然BTC没有智能合约，但是还是有一定微弱的编程能力，就是在交易过程中，通过使用比特币脚本中的部分操作码对UTXO指定花费资金的条件。

整体的过程是：

（1）质押者需要将其持有的 BTC 锁定在特定的地址中；

（2）Babylon 会创建一个质押交易：输入是质押者地址中的 UTXO，输出则有两种场景，分别是解质押和罚没；

（3）正常解质押：该交易可以在对应时间锁（timelock）到期后，才花费解绑交易的输出；

（4）罚没：Babylon 会将质押交易的“输出” 花费到一个销毁地址上，将其变成不可花费的交易输出；

其中，罚没机制使用了EOTS（Extractable one-time signatures，可提取的一次签名方案）。

参与 PoS 链质押的用户，除了需要参与 PoS 链上共识协议的区块生成和验证之外，还需完成 Babylon 上的 EOTS 签名轮。

一个区块需要先经过 PoS 链上基本共识协议的确认，然后还需要收集到超过 2/3 质押者的 EOTS 签名才能被最终确认。如果当中有超过 1/3 的签名被用于违规区块（即有质押者签署了两个相同高度的区块），那么就意味着他们的行为对系统安全产生了威胁，这些质押者的私钥就将被泄露了。

简单说，就是当签名者只对某一条消息进行一次签名时，该私钥是安全的，但当他使用了相同的私钥对两条不同的消息进行了签名（例如双花操作）时，系统就会对这种签名进行比对并提取信息，这样就导致签名者的私钥泄漏。

3.Babylon的系统架构

上面提供的两个协议是Babylon的核心，我们再从全局看下Babylon的系统架构，主要分为三层：比特币网络、控制平面、数据平面。

比特币网络就是提供安全性的源头，数据平面则是安全性的具体使用者，而Babylon则充当中间的控制平面，作为两边的连接点进行整体控制和调度。

Babylon也是一条链，以链的形式实现，可以确保其去中心化、安全、抗审查和可扩展。

Babylon在中间提供几个关键功能：

（1）为 PoS 链提供基于比特币的时间戳服务，使 PoS 链与比特币链同步；

（2）运行市场，作为交易中介，匹配比特币质押和 PoS 链，并追踪质押和验证信息；

（3）记录 PoS 链的终局性签名

这种架构还带来另外的一种好处：网络效应。

Babylon作为中间节点，不只是连接了比特币链和其他PoS链，不同PoS链之间同样可以进行结算。

总的来说，Babylon的业务模式是构建了一个双边平台，买卖双方在平台上交易比特币安全性，而在买方市场中又形成了网络效应，实现了不同买方之间的结算。

04 同类项目横向对比

共享安全性不是Babylon先提出来的创新概念，其实由来已久，已经有很多项目进行了不同方向的尝试，目前比较典型的有两个项目：EigenLayer和Cosmos。

1.EigenLayer

EigenLayer和Babylon的角色定位其实非常相似，但是它们一个立足在以太坊上，另一个立足在比特币上，由于两个公链的技术特性和生态不同，使得两个项目存在较多差异。

首先是实现逻辑不同。

由于以太坊支持智能合约，因此，Eigenlayer本质上是由一组智能合约构成，且可以实现复杂的逻辑进行管理和罚没；而比特币不支持智能合约，Babylon只能基于比特币脚本语言实现相对简单的锁定和罚没逻辑，主要通过一条独立的链来完成各类复杂的处理工作。

其次是服务对象不同。

Eigenlayer这个基于以太坊的智能合约还可以于生态中的其他项目产生可组合性，能够为更广泛的项目提供安全性；但是Babylon的公链是基于Cosmos SDK构建的，因此目前与Cosmos生态的项目兼容性更好，具有一定局限性。

最后是市场空间不同。

Eigenlayer共享了以太坊的安全性，而Babylon共享了比特币的安全性。以太坊的市值目前是比特币市值的三分之一左右，那么可以释放的安全性也可能会低于比特币。

总的来说，Babylon和Eigenlayer两者是差异化竞争，底层实现逻辑、面向的服务对象以及市场空间都有显著差异。

2.Cosmos

Cosmos类似手机的安卓系统，可以基于Cosmos组件一键发链，同时又能直接共享Cosmos的安全性。

但是问题在于，Cosmos目前总市值较低，通过质押原生代币ATOM获得的安全性不足，因此Cosmos生态有很强的需求引入外部安全性。

而基于Cosmos SDK构建的Babylon，恰好可以天然适配Cosmos生态，为Cosmos生态引入比特币安全性，突破了Cosmos生态自身的安全性天花板。

目前，Cosmos生态相对比较丰富了，涌现出了很多有影响力的公链，比如Celestia、Osmosis等，这些公链都可以很轻松的接入Babylon链，获取比特币的安全性。

因此，我们可以看到Babylon与Cosmos不是竞争关系，而是合作共赢的关系，两者的供需比较契合。

最后，Babylon与Cosmos以及Eigenlayer有一个重要区别：

在Cosmos和Eigenlayer中，原生代币已经被质押保证原有链的安全，再质押之后可能会导致过度杠杆的风险，资产被多次质押或嵌套质押，收益会更高，但是风险也被累积了多层。

而比特币质押不会存在这个问题，因为比特币网络的安全性不用比特币资产来保证，而是通过PoW机制的算力来保证，引入了真实世界的外部因素，所以比特币资产被质押提供安全性后，不会损害比特币网络自身的安全性。

05 总结

本文从PoS和PoW的自身问题出发，详细描述了Babylon出现的背景和解决方案，同时又和市面上同类型项目进行了对比。

我们可以看到，Babylon基于比特币原生技术进行了一定创新，目标正是其愿景所说：What happens on Bitcoin stays on Bitcoin（生于比特币，用于比特币，留于比特币）。

Babylon的后续发展会对比特币生态产生非常大的影响。

这一轮牛市的主要叙事之一就是比特币生态，比特币生态的文艺复兴起源于Ordinals协议出现后的铭文热潮，大家发现可以在比特币链上发行资产。有了更多的资产之后，又有了资产交易和应用的需求，进而出现了比特币二层网络以及各类衍生金融工具一系列的项目。

Babylon的出现恰逢其时，其正在解决了另一重要的命题：怎样将比特币变成生息资产？

在传统金融市场，生息资产占据总资产的90%以上，因此我们可以看到生息资产对金融市场的重要性。

就比如以太坊，以太坊从PoW机制转到PoS机制后，由于质押场景，以太币可以获得质押收益，使得以太币变成了生息资产，这就催生了以太坊生态一系列的金融玩法，出现了流动性质押、再质押、流动性再质押等一系列的创新金融产品，吸引了更多的流动性进入这个生态，带了极强的财富效应。

而比特币生态也需要这样的生息资产作为底层资产，这样才能出现更多新玩法，加速焕发生态的生机。

比特币生态就像一个曾被遗忘的远古大陆，上面都是未开垦的处女地，更多的潜力在等着被发掘。

此时，这块远古大陆，需要一座巴别塔，将比特币生态联合起来，并和其他生态形成连接，去闪耀加密世界的奇迹和光辉。

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