DeFi 盛宴下基于比特币 ERC 20 eBTC的跨链解决方案

DeFi的崛起带动ETH需求猛增，价格也是一路向上，DeFi的成功对主流加密货币是一种侵略性的资产转入，带动新项目一路高歌，也许市场不能没有大哥BTC的关注与人气，横空出现基于比特币的无需信任 ERC 20 代币eBTC ，其设计目的是将 BTC 流动性带入多家 DeFi 协议。BTC 可以以 1：1 汇率与 eBTC 双向兑换。

摘要：

• eBTC 是首个没有超额抵押负担及结算风险的去中心化跨链 BTC 解决方案；
• 可以实现 5-15 倍抵押效率，因为该系统中投入的每个 BTC 可以为超过 5 BTC 提供托管（分别铸造 5 个 eBTC）；
• 在新兴去中心化托管机制 DeCus 推动下， eBTC 拥有跨链互操作性，可以扩展至其它区块链中。

随着自动做市商 AMM 和其他 DeFi 应用的兴起，跨区块链移动加密资产的需求在 2020 年变得尤为强劲。然而全球超过 2/3 的加密资产被拒之于 DeFi 的盛宴之外，例如诸如比特币之类「不太智能」的区块链（撰写本文时，全球加密货币市值约为 5300 亿美元，而仅比特币就占据其中 3500 亿美元市场份额）。

实际上跨链可便携资产的想法已经提出多年，而目前仍是这样尴尬的局面。以太坊上的 BTC 代币，例如 wBTC、renBTC、tBTC 仍然面临重大的结算风险，主要因为以下缺点：

• 中心化：部分跨链 BTC 代币是由中心化组织发行的，例如 wBTC 和 HBTC 是由发行机构发行，因此一旦该中心机构破产或遭审查，就会造成这些代币无法兑换的窘境。
• 抵押品利用率低：以去中心化方式发行的跨链 BTC 代币，例如 tBTC 和 renBTC，归根结底需要锁定在智能合约中的非 BTC 抵押品作为后盾。为了减轻（而不是消除）波动和行为不当的风险，当前解决方案采用的方式要求超额抵押。例如，每个铸造的 tBTC 代币要求抵押品的价值≥1.5 BTC，而每个 renBTC 要求抵押品的价值≥3 BTC。这种超额抵押将大大增加使用跨链 BTC 代币的成本。

因此，当前的跨链 BTC 代币远未保留原始 BTC 的实质。如何实现尽可能原汁原味保留 BTC 本质、同时实现去中心化跨链 BTC？这里有一些想法：

1. 每个铸造的跨链 BTC 代币必须与 BTC 按 1：1 汇率锚定，否则不能保证可以将这类 BTC 代币能兑换回比特币网络上的 BTC；
2. 作为底层资产的 BTC 必须安全地保存在某处。为了提高可靠性和安全性，BTC 资产应由许多托管人以去中心化的方式保管；
3. 抵押品是必要的，行为不端的保管人要接受惩罚并赔偿损失。此外，抵押品应足以防止一小部分保管者用其抵押品交易受托管的 BTC。

可能有人会说，第三点证明了超额抵押的必要性。但情况并非如此，从以下简单但不切实际的解决方案可以清楚地看出这一点。

假设 BTC 资产在一个多签地址中由 10,000 个保管人保存，每笔交易都需要至少 5001 个签名。只要多数保管人是诚实的，对手就无法窃取任何被托管的 BTC。在这种情况下，最低额抵押品足以强制执行保管人的正确行为。

请注意，将这些保管人分为 1000 个组（每 10 个参与者组成一个组），这种做法是无法奏效的。由于对手只需要破坏每一个保管人组（其中有 10 名保管人）中的多数参与者，即可将该组保管的 BTC 拿走，这比腐蚀整个系统中的 5,001 个保管人要容易得多。
但是，要在比特币网络上使用一个多签地址由 10,000 个保管人保存，每笔交易都需要至少 5001 个签名，那就太昂贵了，而要完成包含 5,001 个签名的交易，对所有保管人之间的协调工作提出了相当高的要求。

为了平衡大型群组提供的安全性和小型群组提供的可访问性，DeCus 引入了基于重叠群组任务的去中心化托管方案。下面的玩具示例将说明其工作原理。下面的示例直观地说明了重叠群组任务。

假设有六名保管人划分为两个分别由三名保管人组成的多签小组。对手在一个小组中腐蚀两名保管人，就可以完全控制一组资产，占到托管资产总额的 1/2。

或者，让我们列举从 6 个保管人中抽取的所有 2-3 的多签小组。总共有 20 个组，而通过腐蚀两个保管人，敌手只控制了 4 个组（每个腐蚀组由两个被腐蚀的保管人和另一个诚实的保管人组成）。因此，同样的 1/3 部分敌手只控制了所有组的 4/20=1/5。换句话说，新方案能够安全地保管 5 个 BTC，总抵押物为 3 个 BTC，对抗 1/3 的对手，因为发起攻击获得的利润不超过抵押物。

当然，上面的简单案例是为了说明问题，但没有达到非常惊人的抵押品效率。我们可以渐进地估计抵押品与托管总资产的比例，如下所示。

基于以上分析，DeCus 实施了去中心化的托管方案，托管人小组减少了，并实现了令人印象深刻的低抵押率，例如，通过素数域的多项式设计，保管人 n = 121 时，DeCus 能够实现效率因子 η = A/C 高达 20 的惊人效率，这意味着抵押品少于托管资产总额的 5%！

基于上述结果，还可以将抵押物与其他资产一起保管。我们通过这一功能推出了 eBTC，这是基于比特币、由 BTC 1:1 支持的去中心化跨链 BTC 代币，抵押率低且真正以 BTC 作为抵押。

在 eBTC 中，保管人按照 DeCus 模式被分配到重叠群组中，其中每个组是一个多签 BTC 地址，每个保管人都属于多个组。具体分为三个流程：

铸币：想要铸造 eBTC 的用户首先向以太坊上的 eBTC 合约提交铸造请求，并得到指定托管人组的 BTC 地址。收到铸币请求中所需的 BTC 后，相应数额的 eBTC 将被发送到用户的以太坊账户。

赎回：想要将其 eBTC 兑换回 BTC 的用户首先将 eBTC 连同赎回请求一起发送给以太坊中的 eBTC 合约，请求中包含用户的 BTC 地址。然后该合约选择一个保管组，通过将 BTC 从多签 BTC 地址发送到用户的 BTC 地址，来执行赎回请求。一旦发送 BTC，赎回请求即告完成，并且相应的 eBTC 将被焚毁。

仲裁 : 一旦有保管人行为不轨，不轨行为的简单支付验证（SPV）证据可以提交给以太坊上的 eBTC 合约，然后行为不轨的保管人被踢出，其抵押品立即被扣除，以完全赔偿相应的损失。这始终是可行的，因为一小部分恶意保管人所带来的损害不会超过其全部抵押品，并且行为不轨在区块链上很容易被发现。