HashKey曹以新：理解比特币资产桥映射代币模型及其演进

继续上一篇关于互操作性的介绍，我开始介绍Asset Bridge的最新进展。区块链互操作性和跨链交易的相关理论研究从 2015 年左右开始被热议，也有设计提案。很多，我们将资产桥的范围限制在已经实现的方法和不同系统之间的资产转移，不包括通过综合等方法在目标系统中创建锚源系统资产价格，但不包括具有标的资产赎回功能。衍生物。本文重点分析比特币在区块链网络之间的迁移过程。通过观察比特币在不同系统之间的真实迁移规模，我们可以了解目前比特币资产桥的主要需求来源以及相应解决方案的一个演进过程：映射代币模型的成功实现和去中心化的提升。

比特币资产桥的背景

比特币是第一个真正落地的虚拟货币，也是经过十多年考验的最古老的区块链应用。产品，比特币的价值来自于其划时代的技术独创性、有限的总流通量和比特币社区的强烈共识。然而，试图取代法币支付系统并专注于点对点转账功能的比特币协议在支持更复杂的金融应用方面并不是很有用。后者通过在以太坊中引入智能合约来实现，开启区块链2.@ >0时代，构建今天的DeFi生态。

以太坊网络中的原生资产是以太币。以太币的基本功能是为计算、存储和带宽资源支付gas费，作为以太坊网络的功能性代币。在 DeFi 发展之前，以太币的价值基础并不稳固，在首次代币发行应用泡沫破灭后，其市场价格一度跌至 80 美元。

此时的DeFi早期应用，无论是借贷产品还是DEX，都缺乏投资者偏好或习惯持有的流动性资产，导致流动性不足。当时，中心化交易所的大部分交易量都是由比特币和稳定币相关的交易对贡献的。因此，在随后的发展中，以太坊网络陆续发行了大量锚定美元价格的稳定币，基于WBTC的比特币代币也开始出现。

映射令牌模型

早在比特币时代，就有通过锚定链下资产发行映射代币的先例。 Tether推出的Tether（USDT）可谓是该领域最成功的鼻祖。 USDT 简单粗暴地将美元计价单位集中引入虚拟货币交易市场，击败了其他设计良好的早期算法稳定币，依然稳居流通市值第一。

从技术上讲，USDT 通过将元数据嵌入比特币网络的全向协议层来实现分布式记账。在omni网络中流通的USDT的结算性能和费用支付遵循比特币网络，即10分钟左右出块。以太坊生态繁荣后，Tether 开始在以太坊网络上以 ERC20 代币的形式发行 USDT。

USDT成功的商业模式吸引了USDC、PAX、GUSD等一批模仿者，他们抓住了USDT增发丑闻，通过寻求更高的合规性与之竞争。经过一番竞争，稳定币市场蛋糕主要分为币安和Paxos联合发行的USDT、USDC和BUSD。表 1 列出了这些稳定币在各自网络中的流通市值（略低于 1 亿美元的情况），并列出了链上原生稳定币 DAI（由超额质押的以太币等数字资产发行）进行对比。

表1.主要流通稳定币市值对比（单位：亿美元，2021-8-18）

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从表1可以看出，约1040亿美元的链下资产以储备金的形式映射到区块链网络，需求的主要来源是以太坊用户（66%）。稳定币是 DeFi 应用的激活。也可以认为，这种映射代币模型通过中心化托管操作成功地将储备资产从链下系统迁移到了区块链系统。

映射Omni-USDT作为一种可行的代币模型的初步验证，由于其对比特币性能的限制（最后一次增发发生在2020年4月23日），遇到了明显的发展瓶颈。 TRON 已成为 20 多家公司，其交易费用低廉。中心化交易所是客户快速充提USDT的推荐渠道。从波场TRON浏览器可以发现，USDT前十的持有者（78%）大部分是中心化交易所。

作为对比，链上原生稳定币 DAI 的规模其实是比较有限的，尤其是你了解了目前 DAI 流通量的 60% 是由投资者抵押 USDC 借出的（这部分 DAI 可以看成是USDC 资产的映射）。

另外一点，BUSD（40.8亿美元）、USDT（33.6亿美元）、USDC（17.7亿美元）没有上市在各自发行人的透明度报告中，指出这些稳定币是币安背书和运营的稳定币的映射代币（二级映射）。枢纽币安将稳定币从其他链迁移到 BSC。

比特币的第一个映射代币

WBTC实现首个映射代币模型Bitcoin Asset Bridge的Bitcoin Asset Bridge，其运营模式与上述稳定币非常相似，同样采用中心化托管运营方式锁定比特币网络的比特币作为储备基金，发行 ERC20 代币，可在以太坊上 1:1 兑换。 WBTC，供用户在以太坊网络上持有比特币风险敞口并实现相关交易，目前总流通量约87亿美元。

如图1所示，WBTC主要锁定在DeFi的三大借贷产品和几家DEX的智能合约中，7.5%的WBTC也通过资产桥输送到Polygon。

图1.WBTC在以太坊网络上的分布（etherscan.io, 2021-8-18）

但为了规避单点攻击风险，WBTC采用托管人和运营商联盟两层结构，主要参与角色如下：

图2.@> WBTC的双层运行结构（WBTC白皮书）

双层结构还可以节省用户的兑换时间，因为出于安全考虑比特币的原理及其应用，铸币兑现的过程中往往会涉及到托管人的冷钱包和多签操作，商户可以根据资金情况提前预留流动性作为缓冲。供需情况。用户与商家之间的交易基于商家的信誉。为了改善用户体验，通常可以在几分钟内到账。

商家和托管人之间的交易是透明且可审计的。 WBTC 的接收方仅限于智能合约白名单中列出的商户地址。多重签名管理的托管人一般在 48 小时提交申请，以在数小时内完成铸币或赎回过程，这些措施可以通过 DAO 的监督和治理，在一定程度上避免恶意增发。

WBTC 的替代品

接下来，将目光从 WBTC 移开，看看传输到以太坊网络的 BTC 总量。如图 3 所示，BTC 向以太坊网络的迁移规模自 2020 年 5 月以来一直在扩大，目前约为 120 亿美元。虽然 WBTC 仍然是比特币和以太坊之间的主要资产桥梁，但还有其他替代渠道。

图3.BTC映射代币整体规模和细分比例（DeBank，2021-8-18）

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霍比特和比特币

HBTC是火币于2020年2月在以太坊上推出的H系列映射代币之一，方便参与以太坊DeFi项目。其运营模式与WBTC基本相同，同样采用user-agent双层运营模式。霍比特的优势在于交易所自身的客流量和现成的退出渠道（通过中心化交易所出售比特币）。

巧合的是，币安还推出了 B 系列映射代币，例如 BBTC。虽然没有明确说明采用哪种运营模式，但本质上是源链资产的中心化托管，1:1发行服务链代币的模式，币安交易所充当交易所枢纽，实现跨链。

人比特币

与其他替代品不同，renBTC 与 WBTC 展开差异化竞争。挑战，这可能是 Curve 很早就为其开放流动资金池的原因。目前，60% 的 renBTC 锁定在 Curve 的两个流动性合约中。

从Ren的官方信息来看，项目方目标崇高，打算使用一种无​​需信任和无需许可的方式，在任何链之间的任何应用程序之间创建任意数量的资产转移（通用互操作性），并计划开发隐私交易技术。 renBTC只是其中一个产品，Ren协议原则上支持任何使用ECDSA加密算法的数字资产，未来计划根据需要支持其他加密算法。

实际上，Ren 将中心化托管人和中心化托管人集成在 WBTC 等解决方案中。运营商将其替换为由去中心化 BFT 网络节点（称为 Darknodes）维护的虚拟机 RenVM。数字资产的验证、调度、发行和赎回由智能合约中的算法自动执行，主要依赖以下两个：这些特性实现了去信任和去许可：

安全多方计算+阈值签名

想要跨链 BTC 到以太坊的用户仍然需要将 BTC 发送到 RenVM 指定的比特币托管地址，这个地址的不同之处在于它的 ECDSA 私钥是通过安全的多方计算（MPC）生成的称为 RZL，以私钥分片的形式分布在 Darknodes 中（任何节点都无法知道完整的私钥）。 key)，并通过要求超过三分之一的节点参与阈值签名来提高链上交易的可靠性。

节点分片

上述私钥生成和签名过程结合了基于Tendermint共识引擎的BFT共识算法。为避免节点离线带来的安全性和可用性问题，Darknodes每天会随机轮换一次形成节点分片，轮换分片中的节点（至少100个）负责相关的计算和验证工作。

基于以上特性实现免信任、免许可的安全运行，关键依赖包括RZL MPC算法的安全性、RenVM的节点规模、节点激励的可持续性。 RZL MPC 算法的安全性需要专业人士进行评估。本文简要讨论了 RenVM 的节点规模和激励机制。

节点规模

目前，Ren项目开发处于零下阶段。核心开发者负责共识和验证，同时引入非授权节点负责通信和存储。 Ren 节点网站显示，RenVM 目前拥有 1,974 个注册节点，每个节点通过质押 100,000 个 REN 代币进行注册和参与。 Ren进入零阶段后，将对非授权节点开放共识和验证过程，并实施slash惩罚机制，打击恶意行为。

激励机制

暗节点提供算力和存储资源作为回报，通过共享 Ren 系统中的跨链转账费用，每 28 天结算一次。按照当前 REN 代币价格和最近一周期的手续费收入，不考虑设备成本的暗节点年收入约为 12.@>6%，入门门槛约为 5 万美元。

由于REN代币本身价格波动等因素，收益不稳定。收益形式直接取决于跨链币种，退出阶段存在流动性风险。节点收入的可持续性主要在于收入来源的增值预期，这与跨链转账的规模以及Ren未来计划开展的隐私计算服务相关。

鉴于现有业务的规模，Ren 系统的网络效应是有限的。虽然 Ren 协议已经将 7 种数字资产接入以太坊、BSC、Fantom、Polygon、Solana、Avalanche 等 6 条区块链的资产桥，但总锁仓量不足 8 亿美元，其中 7.@ > 7亿是renBTC，这可能与Ren协议支持的比特币以外的资产（ZEC、DOGE、BCH、DGB、FIL、LUNA）不是其他链上需求量大的流动资产有关。

虽然Ren协议实现的资产桥转移规模比WBTC小一个数量级，但它是目前最大的能够支持多链多资产去中心化转移方案的落地产品，还没有被攻击事件和产品规划与 DeFi 应用程序具有较高的功能可扩展性和可组合性。例如，用户可以通过支持RenBTC的DeFi产品入口直接完成BTC跨链，参与流动性挖矿交易。

哈希时间锁

最后比特币的原理及其应用，我们来讨论一下早期的哈希时间锁定技术方案（HTLC）。哈希时间锁最大的特点是利用哈希锁和时间锁机制，实现双方资产的原子交换，无需可信第三方作为中间人，可用于多跳支付和跨平台支付。连锁交易。哈希时间锁的技术原理在万向区块链研究报告2020年第34期《跨链技术在金融基础设施中的应用》中有描述，这里不再展开。

与上述资产桥解决方案相比，哈希时间锁通常作为技术点集成到其他解决方案中，例如比特币闪电网络，很少有单独作为资产桥服务零售客户的实例。主要原因是哈希时间锁功能单一，对应的多链场景扩展性比较差，原子交换是以时间成本为代价的。例如：由于延迟的存在，在价格波动的情况下，一方可能会偏向对方而违约。因此，虽然算力时间锁受到各国央行的重视，但在央行数字货币中多次出现用于跨账本凭证支付、同步跨境转账等PoC方案，但仍有不足之处，需要进一步改进。

思考与总结

本文从比特币迁移的角度，回顾了区块链网络之间资产桥梁的原始动力来源以及解决方案的实施结果和演进。

目前，比特币迁移的主要需求者是希望参与以太坊生态DeFi项目以寻求资产增值和交易便利的比特币持有者。总计约 120 亿美元的比特币被锁定并映射到以太坊流通。虽然目前仅占比特币总流通量的1.4%，但从历年迁移规模的增长曲线来看，自2020年5月以来总体呈现快速增长趋势，预计将有未来会有更多的比特币。代币迁移到其他区块链网络。这些映射代币主要用于参与顶级 DeFi 项目，例如借贷和 DEX。当比特币源链的性能和应用开发滞后时，比特币持有者的资产增值需求将始终存在。

以USDT和WBTC为代表的中心化机构管理和运营的互换代币模式是目前最成功的资产桥接方式。它的工作原理很容易理解，并且在向合规性过渡过程中几乎没有复杂性。作为 Ren 协议的主体案例，renBTC 从去中心化和可扩展性的解决方案路径上寻求差异化竞争，提出了一个免信任、免许可、适用于任何链的通用互操作解决方案。目前已经积累了大约十个WBTC。迁移量的一部分。 RenVM 所依赖的加密算法的安全性需要在实践中进行测试。网络效应的形成还取决于节点激励的可持续性和应用用户体验的提升。与其他WBTC替代品相比，具有明显的创新优势和发展潜力。

参考资料：

[1] Vitalik Buterin，链互操作性。技术报告。 R3 科尔达。 2016.

[2] Belchior 等人，区块链互操作性调查：过去、现在和未来趋势。 arXiv:2005.14282.@>