Babylon 在緩解長程攻擊、縮短 PoS 資產質押的鎖定期等方面可能更加有效，例如 Osmosis 如果與 Babylon 合作則可能在解除質押 OSMO 時僅需要 1 天甚至更短（為 14 天），這是相對明確的需求。

作者：陳默，cmDeFi

封面： Babylon

核心觀點：利用 Bitcoin 的經濟安全性和 Cosmos IBC 跨鏈通訊技術，讓 BTC 持有者在維持資產自主權且不離開 Bitcoin 網路的情況下，透過特有的質押機制為其他 PoS 區塊鏈提供一個額外的安全層，並換取收益。利用工作量證明（PoW）的某些優點來提供權益證明（PoS）安全性補充。

  1. "遠程質押" 使質押的 BTC 保留在 Bitcoin 主網上。
  2. 在 Bitcoin 上創建客製化質押合約，Babylon 透過使用 Bitcoin 腳本和限制條款（covenants）來定制 UTXO 的操作，創建一種特殊的交易類型來完成質押鎖定功能。
  3. 利用 Cosmos IBC 跨鏈通訊協定在 Bitcoin 和其他區塊鏈之間無縫地聚合、傳遞訊息和資料。
  4. 額外安全層。透過將 PoS 區塊鏈的一些關鍵資料（如交易雜湊、重要決策或狀態更新）的雜湊值記錄到 Bitcoin 區塊鏈上，設立「檢查點」。 Babylon 能夠為這些數據提供不可篡改的時間戳證明，相當於將 PoS 鏈狀態的快照，定期錨定到 Bitcoin 區塊鏈上。

研究報告

1/9 方案分析

作為市值第二高的資產，以太坊完成了第一階段的使命成為目前最大的智慧合約平台。現在正透過 EigenLayer 的「Restaking」概念目標成為其他網路和的安全層。

在 PoS 共識機制中，區塊鏈的主要安全來源之一是透過可質押的資產來吸引大量資本，逐漸建立經濟安全，越龐大的網絡，就需要越理想的、共識越強的資產，而創造如此高共識的資產的難度就越高。目前共識足夠強大的兩種資產只有 BTC 和 ETH，為了解決這個問題，像 EigenLayer 這樣的專案利用了 ETH 的安全性來保護其他區塊鏈或 AVS，而不是透過高成本的代幣發行來引導它。

截至目前，EigenLayer 取得了巨大成功，已經吸引了超過 150 億美元的 TVL，那麼 Bitcoin 作為共識最強、安全性最強、唯一的 PoW 鏈，也存在為其他區塊鏈提供安全服務的可能，同時這也將對 PoS 共識機制提供很好的 PoW 安全補充，無需再爭論 PoW 更好還是 PoS 更勝一籌。

Babylon 致力於創建 BTC 質押，允許 BTC 持有者在不離開 Bitcoin 網路本身的情況下與其他網路共享超過 1.3 兆美元的經濟安全，以換取質押收益。在方案上，Babylon 透過遠端質押、客製化質押合約、時間戳記、EOTS（可提取一次性簽章）實現了對 PoS 鏈提交的關鍵資料的記錄和驗證，但我們需要清楚 Bitcoin 其本身架構無法驗證複雜的運算邏輯以及智能合約，所以 PoS 鏈內部仍然有基礎的邏輯運算，而 Babylon 提供的 Bitcoin 的 PoW 安全性是一個 “額外的安全層”，是一種對 PoS 安全性的補充，也可以說是促使了 PoS 和 PoW 在安全層面的融合。同時由於 Babylon 和 Eigenlayer 最底層的共識機制不同，兩個產品在服務對象、協議目標等方面存在差異。這一點將在講解完 Babylon 的核心原理之後進行展開討論。

2/9 Babylon 架構

  • Bitcoin 主網
  • Babylon 聚合層
  • IBC 通訊協定
  • PoS 消費鏈（目標 PoS 區塊鏈）

Babylon 本質上是一個聚合層，用於在任何 PoS 區塊鏈和 Bitcoin 之間構建安全性，如果一個 BTC 持有者想要質押他們的資產，他們可以去 Babylon 選擇他們想要質押的合格網絡，然後在 BTC 主網上鎖定他們的 BTC，在 Babylon Chain 這個聚合層上將對 PoS 的關鍵數據進行聚合，並定期通過 IBC 發送至 Bitcoin 網路建立 “檢查點”，最終用戶可以領取目標 PoS 網路的收益。

這樣一來，質押者可以繼續持有他們的 BTC，同時賺取額外的收益，而 PoS 網路付出一些成本則繼承了 Bitcoin 的經濟安全性。

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Source: messari

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Source: messari

3/9 遠程質押 Remote Staking

遠端質押是一種允許資產持有者在不將資產移出其原生鏈的情況下，為其他網路提供質押驗證服務來獲得收益的方式。 Remote Staking 的關鍵是維持資產的自主控制權，避免透過第三方中介（如託管服務或橋接服務）來實現。

在 Babylon 專案中，Bitcoin 持有者透過 Remote Staking 的方式，可以將使用者的 BTC 質押在 Bitcoin 網路上，而不是傳統的透過轉移到其他鍊或透過中心化的服務。這是透過改進的 Bitcoin 腳本和特定的交易類型來實現的「客製化質押合約」。

4/9 Bitcoin 客製化質押合約

由於 Bitcoin 不支援複雜的智慧合約，Babylon 必須在 Bitcoin 現有的腳本語言範圍內實現質押功能。 Bitcoin 與 Ethereum 不同，其使用的是 UTXO（未花費交易輸出）模型，即每個交易輸出可以成為另一個交易的輸入。

Babylon 透過使用 Bitcoin 腳本和限制（covenants）來客製化 UTXO 的操作，簡單去理解就是透過一個工具來客製化 Bitcoin 交易的行為，創建特定的合約邏輯，它支援用戶可以將他們的 Bitcoin 鎖定一段時間，只有在鎖定期結束後，使用者才能使用他們的私鑰來贖回這些資產。透過這種「客製化的質押合約」來取代了透過智能合約實現的質押合約。

5/9 提交資料和驗證

  1. 資料提交：PoS 區塊鏈上的節點產生一些重要的資料並轉為哈希，如交易或區塊資訊。
  2. 發送到 Bitcoin 網路：Babylon Chain 負責收集這些哈希並將它們聚合打包，透過 IBC，打包後的哈希集合將在一個特定的交易中被提交到 Bitcoin 區塊鏈。
  3. 產生時間戳記：一旦這些雜湊在 Bitcoin 區塊鏈上被記錄下來，它們就獲得了來自 Bitcoin 區塊鏈的時間戳記。這產生了 “檢查點”，它繼承了 Bitcoin 網路的安全性，是全球公認且不可更改的。這意味著任何人都可以查看這個比特幣交易，並根據時間戳記確認這些資料在何時被提交。
  4. 使用時間戳記：PoS 區塊鏈可以利用這些時間戳記來驗證其資料的正確性和時效性。例如，在處理交易或驗證區塊的真實性時，它們可以引用這些時間戳記。

時間戳的使用有助於防止一些安全問題，例如重播攻擊（在其中舊交易被重新提交以欺騙網路）和長程攻擊（透過創建一個從舊狀態分叉的替代鏈）。

6/9 安全與懲罰機制

雖然 Babylon 透過客製化特殊的 UTXO 操作來實現了基本的質押功能，但其本身距離智能合約仍然有一定差距，例如無法透過智慧合約的邏輯運算來執行懲罰，所以 Babylon 透過自己的方式設計了懲罰和削減機制。

在 Babylon 的設計中，採用了 2 種

簽名

來確保所有機制的順利運作。

  • Schnorr 簽名提供了一種高效（聚合）和安全的方式來處理 Bitcoin 質押者的簽名。
  • EOTS 則用於在質押者試圖對網路進行雙重支付攻擊時，允許從惡意行為產生的簽章中自動提取私鑰並進行自動化的 Slashing。

Schnorr 簽名是在比特幣 2021 年的 Taproot 升級中被引入的，主要是為了解決傳統簽名的一些限制，以實現一個更加高效和簡潔的簽名方式，主要特點就是允許將多個簽名聚合為一個，這對於多簽名交易和複雜腳本交易非常有用，同時它還可以顯著減少交易大小和費用。

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在安全性方面，由於 Bitcoin 腳本的表達能力有限，它無法直接實作類似 PoS 區塊鏈中複雜的懲罰機制（如 Slashing），所以 Babylon 透過一個巧妙的設計實現了 Slashing 機制。

如果一個 Bitcoin 質押者的私鑰被用於在相同時間內簽署兩個不同的區塊，這種行為會被認為是一次雙重支付攻擊的嘗試，他們的私鑰會被公開，在這種情況下，現在任何人都可以假裝是質押者，並將削減交易發送到 Bitcoin 鏈並燒毀質押者正在質押狀態的 BTC。

這是透過 EOTS（可提取一次性簽名）來實現的，它與 Schnorr 簽名相容。這是一種特殊的加密形式，確保了區塊簽名的完整性並懲罰不當行為。這個過程涉及一個額外的共識層，稱為 “終結輪”，這在消費鏈的基本共識協議功能之後發揮作用。只有在收集到超過三分之二涉及 BTC 質押的 EOTS 簽章後，區塊才達到最終確定狀態。如果任何驗證者試圖透過在同一區塊高度簽署兩個不同的區塊來攻擊協議，EOTS 系統將確保其私鑰被洩露。

該系統還解決了在像 Bitcoin 這樣缺乏對智能合約和複雜交易類型的原生支援的區塊鏈上執行懲罰的挑戰。

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BTC 質押者的旅程

BTC 質押者 Alice 的旅程：

  • (a) 幸福之路：Alice 質押，驗證 PoS 鏈，請求解除綁定，並在 3 天內解除質押。
  • (b) 不幸的道路：Alice 進行質押，對 PoS 鏈犯了安全罪行，然後她的 BTC 被燒毀。

7/9 市場空間

根據 DefiLlama 的數據，目前 Bitcoin 單幣收益市場中大部分收益率在 0.01%-1.5% 之間，有能力獲取到 5%-10% 之間收益率的規模非常有限。

BTC 的市值目前達到 1260B (1 BTC= $64000)，WBTC 的市值為 10B，而目前正在 DeFi 中積極獲得收益的 BTC 不到 5B，這與幾個方面有關：

  1. 大多數 BTC 持有者不願意讓 BTC 離開 Bitcoin 網絡
  2. 對於 WBTC、tBTC 等包裝資產安全性的擔憂
  3. 收益過低
  4. 一部分 BTC 處於沉睡狀態（根據 Coinshares 的數據，25% 的 BTC 供應量已閒置超過 5 年，67% 已閒置超過 1 年）

一個可參考的數據，2021 年，Celsius 透過向 BTC 持有者提供競爭性的 8% 收益率吸引了 43,000 BTC，目前價值近 30 億美元。可以推測，閒置 BTC 持有者有需求在其資產上獲得收益，但目前主要的摩擦點是收益低、信任假設集中化和風險。

所以假設透過 Babylon 的質押能夠捕捉接近 8% 的收益，那麼這就有可能達到 30 億美金的規模，結合 Babylon 的去中心化特性、原生 BTC 的質押無需離開 Bitcoin 網絡，將有可能向百億市場衝擊。

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8/9 解決了什麼問題

根據目前的專案資料來看，Babylon 解決了 4 個問題：

  1. BTC 在 Bitcoin 網路上的原生質押，並提供更高的收益機會
  2. 使 PoS 鏈的安全預算降低，降低吸引質押者的代幣排放
  3. 為 PoS 鏈提供 PoW 的安全補充- 緩解 “長程攻擊”
  4. 為 PoS 鏈提供 PoW 的安全補充- 提高活躍性攻擊閾值

8.1 長程攻擊

先來了解什麼是 “長程攻擊”，它也被稱為長距離攻擊（Long-Range Attack），是權益證明（PoS）區塊鏈面臨的一種特定安全風險。這種攻擊涉及質押者在解綁（即取回質押資金）後利用他們的質押代幣在區塊鏈歷史的某個早期點上創建一個分叉。這種攻擊嘗試利用過去的質押狀態來重寫區塊鏈的歷史記錄。

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攻擊過程 1. 攻擊起點：攻擊者選擇區塊鏈歷史中的某個早期點，這通常是在他們的質押仍然有效的時間點。然後，他們開始在這個點上秘密建立一個私有的分叉鏈。 2. 建立分叉鏈：攻擊者在自己的分叉鏈上建立區塊，可能包括無效或欺詐性交易。由於他們在這個歷史時間點有足夠的質押權，他們可以影響哪些區塊被加入這個分叉鏈。 3. 發布分叉：一旦分叉鏈足夠長，覆蓋了主鏈上的同期區塊，攻擊者可以將其發佈出來。由於 PoS 協定通常會接受最重（即累積最多質押權或最長鏈）的鏈作為有效鏈，攻擊者的分叉可能會被網路接受為正統歷史。

在 PoS 系統中，由於不需要像 PoW 那樣進行大量計算，重組舊的區塊（即區塊鏈重組）相對容易。攻擊者只需要在私有鏈上展示一個比主鏈更長或在某些系統中更有「權重」的鏈，就可能說服網路接受其鍊為有效鏈。

這種攻擊通常涉及網路節點較少、監控和安全措施較弱的新興或較小的 PoS 鏈，因為這樣的網路更容易受到少數質押大戶的影響。

為了緩解長程攻擊，一般的 PoS 鏈會設定一個最低解綁期，通常為 7 天、14 天、21 天不等，這就是為什麼當你向節點贖回資產（例如 ATOM）時，要等待一個固定的周期才能拿到質押的資產。設定解綁期意味著一旦驗證者決定解綁他們的資金，這些資金不會立即可用。在這個期間內，他們的質押仍被視為網路安全的一部分，但他們不能將這些質押用於驗證新的區塊或參與共識決策，這將大大增加其發動攻擊的成本和複雜性。

Babylon 是如何緩解「長程攻擊」的？

Babylon 透過在 Bitcoin 區塊鏈上標記時間戳設置檢查點來聚合 PoS 鏈的「解綁」操作，這樣做的好處是利用 Bitcoin 的強共識特性為 PoS 鏈提供一個外部的安全驗證點，這樣為大幅減少解綁所需時間提供可能，從幾週縮短到幾小時，這樣可以顯著提升資金的流動性和效率。

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8.2 活躍性攻擊

其次了解什麼是活躍性攻擊，它是指少數驗證者（如三分之一）可能嘗試審查或阻塞某些交易或操作，從而影響鏈的正常運作。例如，驗證者故意不包含某些交易，這可能是出於自身利益或外部激勵。

Babylon 如何提升活躍攻擊門檻？

Babylon 利用 Bitcoin 區塊鏈的安全性創建檢查點。這些檢查點是 PoS 鏈狀態的快照，定期錨定到比特幣區塊鏈上。 這種方法透過比特幣區塊鏈的不可篡改性來增強 PoS 鏈的安全性，為 PoS 鏈上的重要決策或狀態提供一個可信賴的、外部驗證的記錄。

另外 Babylon 透過在 Bitcoin 區塊鏈上創建額外的安全層，提高了攻擊者對 PoS 實施活躍性攻擊的經濟和技術成本。（可能包括破壞 Bitcoin 的強共識）

9/9 與 Eigenlayer 比較的綜合分析

限制：沒有智能合約無法實現更高級的安全性支持

業界通常將 Babylon 與 Eigenlayer 相比較，Eigenlayer 是透過編寫智能合約來協調 AVS 和 Restaker 再質押者之間的需求，理論上只要能夠寫出來智能合約，Eigenlayer 就能夠勝任該任務，例如支持 ETH Restaking 和協議代幣 Staking 的雙質押需求，並設定比例參數可調，為現有中間件提供一層額外的以太坊等級的安全保護，也可以直接建造新中間件的共識層。雖然智能合約風險也同樣被引入，但其能夠支援的業務更加廣泛。

Babylon 目前主要實現的是透過在 Bitcoin 鏈上定期快照 PoS 鏈的狀態，設立 “檢查點”，以此為受保護的 PoS 鏈提供基於強共識的可信的、外部驗證的記錄。它雖然透過客製化的 UTXO 實現了 BTC 的原生質押鎖定，但其仍然不具備智慧合約等級的功能，無法處理和協調複雜的需求和邏輯。

限制：受限於 IBC

Babylon 利用 IBC 來聚合資料並在 Bitcoin 和任何 PoS 區塊鏈之間進行通訊。這是 BTC 質押、透過時間戳設立檢查點的必要前提。使用 IBC 的原因是它具有無縫傳遞不同鏈之間的任意資料和驗證者訊息的能力。目前，Babylon 目前可尋址的市場是 91 個原生支援 IBC 的 Cosmos 鏈。不過，基於 IBC 的擴展協議正在逐漸建構起來，例如 Composable 正在建立對其他網路如以太坊、Polkadot、Solana、NEAR 和 TRON 的 IBC 支援。

優點：閒置 BTC 的市場空間很大

相比較於 Eigenlayer，Babylon 瞄準的底層資產是 BTC，而根據在【市場空間】部分的討論，目前閒置的 BTC 數量非常巨大，同時不離開 Bitcoin 主鏈的基本需求已經實現，那麼理論上一旦有更多的合作方接入 Babylon，為 BTC 質押提供可觀的收益，那麼市場的成長會非常迅速。

相同點：經濟安全的支持

與 Eigenlayer 相同的地方在於 Babylon 也為一些早期的小規模的 PoS 鏈提供了經濟安全上的支持，增加攻擊者對小規模 PoS 鏈攻擊的經濟成本和技術成本。

不同點：服務對象和目標

Babylon 在緩解長程攻擊、縮短 PoS 資產質押的鎖定期等方面可能更加有效，例如 Osmosis 如果與 Babylon 合作則可能在解除質押 OSMO 時僅需要 1 天甚至更短（為 14 天），這是相對明確的需求。當然 Babylon 將 BTC 的 PoW 強共識帶到了 PoS，隨著協議的成熟可能解鎖更多可能。

而 Eigenlayer 則仰賴以太坊的龐大生態，透過智能合約+再質押，將以太坊的安全性輻射到各個角落和中介軟體。所以 Eigenlayer 在擴展性上完全得到了智能合約的天生優勢，在服務對象和功能實現上更加多元化。

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