六个月从3000枚到15万：解码以太坊链上BTC的驱动因素与技术手段（下）

三、锚定BTC模式详解

之所以会有锚定BTC，是为了让因技术体系不兼容不能直接出现在各类非BTC区块链的BTC，以“替身”形式出现。目前所有生成锚定BTC的方案都由等值或超额抵押资产背书。这其中，总量98%的锚定币是以“托管+映射”方式完成。

根据抵押物的不同主要有两类思路：抵押BTC生成锚定BTC，和抵押其他区块链资产生成锚定BTC。

前一种方式不会扩张流通中的BTC及锚定BTC的总数，并且由于是真实BTC抵押不会出现因“资不抵债”而发生频繁清结算流程。

但是，正因为是真实BTC抵押，再到另一条链上释放锚定BTC，所以必然会涉及到跨链模式的设计，跨链机制设计的不同是各个锚定BTC模式差异的核心点之一，如WBTC通过托管方和商户之间的交互实现人工跨链，而renBTC通过RenVM实现跨链。但本质上，这些机制都会将BTC托管给某个或某些特定群体完成的。

后一种方式的清结算机制会更复杂，但由于抵押物可以是同一条链上的资产所以通常可以避免跨链，如sBTC的生成流程都发生在以太坊上。这类机制以智能合约作为工具，因此不需要任何托管，但是坏处是资产利用效率低且存在无法清算的风险。

但无论前者还是后者，由于都是基于抵押，所以围绕抵押机制会有所不同，如图3-1和表3-1所示，比如WBTC由中心化托管机构托管抵押的BTC，renBTC由去信任化网络托管抵押的BTC(但目前尚未完全实现)，而sBTC是由合约控制抵押的SNX。

进一步来说，理解各锚定BTC解决方案的运行逻辑，最主要的是理解两个问题。

1.锚定BTC如何铸造和销毁？

该问题向下细拆又会变成3个小问题：

1)谁来负责铸造和销毁？

2)谁来负责抵押的托管？

3)跨链信息如何进行交换？

2.如何解决锚定BTC铸造、流转、销毁等生命周期中的资金安全问题？

下表对本章将要介绍的几类锚定BTC做了简要对比。在后文我们还会对每一种锚定BTC进行详细分析并讨论前述问题。

3.1 WBTC

WBTC（Wrapped Bitcoin），于2019年1月发行上线，托管方为知名数字资产托管机构BitGo，是最早基于以太坊网络与BTC1：1挂钩的ERC-20代币，在各类锚定BTC中占比份额最大，发行量已超过12万，其发行规则也被诸多后来者加以参照。

WBTC体系是基于信任的联盟治理模式，其核心为两层分发结构。如0所示为WBTC的两层分发结构，其中涉及三种角色，托管方(Custodian)、商户(Merchant)以及用户(Customer)。在该结构下，托管方与商户之间的交互负责铸造和销毁WBTC；商户与用户之间的交互负责向二级市场投放和收回WBTC；用户不会越级直接和托管方交互。

如图3-2所示，下面我们将通过介绍WBTC的铸币与销毁流程，及其中各种角色的权责来探讨该种模式的优缺点。

3.1.1 铸造、销毁、分发与回收：两层分发

1)   铸造与销毁

WBTC的铸造与销毁均发生在托管方与商户之间，并且会同时在BTC和以太坊上发生交易。铸造的核心点是在BTC链上锁定BTC，并在以太坊链上释放等值的WBTC。WBTC的铸造流程如下：

1.转账BTC：首先，在BTC链上，商户会向托管方发送一定数量的BTC；

2.申请铸币：而后，在以太坊链上，商户会向WBTC的智能合约发起申请铸币的请求，该请求的参数中会带上BTC链上转账的交易id；

3.铸币：托管方看到申请铸币请求，并根据其中的BTC转账的交易id，确认交易已经完成后，会向合约发送确认铸币请求。确认铸币请求会触发合约中的铸币操作，合约会自动铸币并放入商户的以太坊地址中。

销毁是与铸币相反的流程，但不同的是，铸币过程中最终确认发起铸币动作的是托管方，但销毁过程中，确认发起销毁操作的是商户。具体流程如下：

1.创建销毁交易：商户在以太坊链上通过合约创建销毁WBTC的请求，销毁指定数量的WBTC；

2.转账BTC：待销毁操作完成后，托管方会在BTC链上向商户转移对等数量的BTC；

3.交易确认：完成转账后，托管方会在以太坊链上发起交易，确认销毁操作已经完成。

值得注意的是，铸币和销毁的过程由于并不是全自动化完成，通常需要耗费数小时到几十小时(一般在48小时以内)。

2) 分发与回收

WBTC的分发与回收发生在商户与用户之间。商户完成铸造过程后，其就持有了WBTC代币。WBTC模式中没有对商户与用户之间的BTC-WBTC的兑换形式进行约束，理论上，商户可以通过再次实现跨链通信来完成每笔和用户之间的交易，但更通常的是，商户作为中心化机构，会在其体系内的交易所或者钱包应用中完成不上链的兑换交易。

3.1.2 角色权责：基于信任的联盟治理

在WBTC的模式中，主要存在着4大类角色，托管方、商户、用户以及DAO成员。在前文中已经涉及到了其中3类角色，下面我们来逐一讲述。

1) 托管方

托管方的名字已经显而易见地揭示了其在WBTC模式中最核心的作用——负责托管用于生成锚定BTC的质押资产。

此外，托管方也是铸币行为的实际执行方(mint函数由托管方的合约调用触发)。但在WBTC模式中，也通过3个层次限制托管方的权力，避免其滥用铸币权或擅自转移托管资产：1.托管方不能自行铸币，必须由商户首先发起铸币请求，托管方基于此请求进行铸币；2.托管方托管地址中的BTC只能转给在白名单中的商户链上地址，无法随意转走；3.商户的增删由DAO决定，不受托管方直接控制。

当前，在WBTC体系中，BitGo是唯一托管方。

2) 商户

商户在WBTC模式中是一个中转的角色。成功铸造的和待销毁的通证都会在商户的地址上存储，面向用户的分发与回收也由商户来执行。实际销毁的操作也由商户来执行。

此外，由于商户可以以中心化的方式运作，其可以避免在每次用户请求铸币或者归还的时候都发生跨链交易，而是可以在链下完成该过程，大幅提升效率。用户将BTC托管给这些机构换取WBTC，将WBTC归还再换回BTC。这也是我们在第二章发现链上数据WBTC销毁次数极少的原因。

商户实际上是动用了自己的头寸，在与用户进行赎回和兑换，理论上用户不需要相信任何商户，只需要相信最终的托管方BitGo即可。

3) 用户和DAO

用户是WBTC的最终需求方，但他们不直接参与铸币和销毁的过程。但WBTC在其规则中，明确要求了参与(间接)铸造和销毁的用户必须通过KYC和AML。

WBTC通过DAO的形式管理托管方和商户的进出及角色权限。托管方和商户可以作为DAO成员。当前根据WBTC官网公布的信息，DAO成员共有17家，包括唯一托管方BitGo，部分商户如Ren、Loopring、Maker等，以及一些纯DAO成员如Compound、Blockfolio等，相对比较分散。

3.1.3 模式优缺点

在WBTC模式下，最大的优点在于其两层分发的结构。这种设计结构能带来两个主要的好处：一是把相对耗时和复杂的操作在第一层上解决，如批量的铸币、销毁以及信任治理的问题，因此在第二层上就能实现面向用户的快速分发和回收，极大提升用户体验；第二个主要好处是，在机制上由于商户是使用自身头寸帮助用户兑换，使其无法作恶，因此实际面向用户分发和回收的商户的性质就不再重要，因此使得生态中本来就拥有大量用户基础的服务商可以成为WBTC体系中的商户，加快WBTC的扩张。当前WBTC成为锚定BTC中铸币量最高的产品与其设计模式关系重大。

但该模式也有其潜在的安全问题。虽然机制设计上对商户作恶有了非常好的约束。但是整体信任，仍然是建立在对少数机构的信任上的，例如唯一的托管方BitGo。

3.2 renBTC

renBTC是基于Ren Protocol发行的ERC-20锚定BTC，发行量约2万枚，与WBTC共同占据了锚定BTC 95%以上的市场。

相比于WBTC，renBTC的模式更为扁平，铸币和销毁机制也更去信任化。其核心思想是依赖于一个BFT类的网络RenVM实现铸币、托管与销毁，利用了分布式签名的公证人机制来实现跨链。用户或者DAPP可以直接与RenVM中的Darknode(即网络中的节点)交互1:1抵押生成renBTC释放到目标网络中。

3.2.1 铸币与销毁

1)  铸币

RenVM模式下的铸币是全自动化的，因此该过程不仅可以由用户手动发起，也可以被内化到DApp的逻辑中，主要有如下过程：

1.转账BTC：用户或者DApp将BTC转移到RenVM的托管地址，并告知RenVM(0中的步骤1、2)。值得注意的是，在未来，RenVM的托管地址的私钥将由网络中的Darknode基于多方安全计算生成的，除非网络中超过1/3的节点联合作恶，这个私钥不会被任何一个节点掌控；但是，目前因为技术进展有限，根据其官方披露，其托管工作仍然是由“Greycore”而非Darknode完成的。Greycore即Ren团队。

2.生成铸币签名：RenVM确认转账完成后，会基于前一步骤中提到的私钥生成一个铸币签名给用户或DApp(0中的步骤3、4)；

3.铸币：用户或DApp获取到签名后可以利用该签名完成铸币(0中的步骤5)。这个过程也可以在DApp中被触发，省去用户自行操作的成本。

2) 销毁

销毁过程相对简单，如图3-4所示。用户或DApp将renBTC销毁并提供其BTC地址，RenVM会在交易确认后自动将BTC释放到该地址上。

除了上述经典的“销毁”过程外，RenVM还支持销毁后在另一条链上(如波卡)再铸造renBTC。其过程相当于是销毁和铸币过程的结合。用户或DApp在以太坊上销毁BTC，并提供波卡网络上的地址，RenVM在监测到交易后会生成一个铸币签名，用户或DApp使用该铸币签名可以在波卡网络上铸造出renBTC。但目前该功能尚未得到实际应用。

3.2.2 Darknode托管机制

RenVM网络中的Darknode是整个体系的核心，铸币、销毁与托管都会经由Darknode处理。防止Darknode作恶主要通过三方面，一方面是质押，每个Darknode都需要质押10万枚REN，节点作恶会被罚没一部分质押代币；第二方面是隐私计算的技术，多方安全计算的技术保证网络中的Darknode可以合作生成私钥，但每个节点都无法单独获取到整个私钥(除非超过1/3的节点作恶)；第三方面是分片，每个分片中的Darknode会利用MPC合作生成私钥，但每个分片中的Darknode每天会被重新随机分配的不同分片中，降低共谋的可能。

因此，在这种模式下，质押的BTC能实现去信任托管。但是，这是RenVM全部能力都实现之后的状态。当前RenVM按照官方的阶段还分还处于Sub-Zero阶段，在这个阶段下，网络由RenVM自己的开发团队（即Greycore）维护，所以在这个阶段下，RenVM还是一个非常中心化的结构。

3.2.3  模式优缺点

RenVM的设计模式最大的特色之一就是其通过一个网络来桥接，实现跨链的资产传递，并且这个过程可以自动化完成，这使得其能力能被直接嵌入到智能合约中调用，能比较好地融合到DeFi生态中。这也是renBTC能成为第二大锚定BTC的重要原因之一。

其第二大特色是去信任化，不过在前文中也有提到，当前的RenVM还并没有实现这个能力，仍处于非常中心化的模式，是存在一定的资金安全风险的。

3.3 sBTC

sBTC是通过去中心化合成资产发行协议Synthetix在以太坊上生成的加密货币合成资产（Synths）。其价值由网络通证SNX支撑，用户需首先通过一个与Synthetix协议交互的dApp Mintr超额抵押SNX铸造sUSD稳定币，然后在Synthetix.Exchange平台上交易新铸造的sUSD以换取sBTC。整个过程不涉及跨链，也未委托第三方托管人。下面我们将依次介绍sBTC的发行、退出流程及该模式的优缺点。

3.3.1 发行和退出流程

1)   发行sBTC

具体来说，sBTC的发行流程有以下步骤：

发起抵押SNX的请求：Mintr中的智能合约检查用户是否可以进行抵押，其抵押率需遵照社区治理机制规定的超额抵押率，这么做的目的是为了降低SNX因共识度不足所导致的价值波动风险；

登记债务：在经过抵押确认后，系统会在债务登记簿中添加用户所欠“债务”，并不断更新累计债务增量比率，跟踪每个抵押人的债务百分比；

铸币：债务分配后，sUSD的智能合约更新总供应量，并将新铸造的sUSD分配到用户的钱包中。

这样一来，用户就可以使用铸造出的sUSD来购买换取合成资产sBTC。究其本质就是销毁原合成资产，生成新合成资产的过程：

销毁原sUSD：包括减少用户钱包地址中所需兑换的sUSD和在系统内更新sUSD总供应量；

兑换sBTC：按照预言机自动推送上链的汇率确定能兑换的sBTC数量，期间收取交易手续费；

交易完成：由目标也就是sBTC的智能合约发行，并更新用户钱包中的sBTC余额和系统中sBTC的总供应量。

2)   退出流程

当抵押人想要退出系统解锁抵押的SNX时，必须首先偿还债务登记簿中所记录的剩余债务。具体流程如下：

确定债务：通过Synthetix智能合约确定抵押人所欠债务余额；

销毁欠款：销毁sUSD，设置抵押人SNX余额为可转让状态，并将其从债务登记簿中删除。

sBTC与其他锚定BTC最大的区别在于其不是通过抵押BTC生成锚定BTC，而是通过抵押其平台代币来生成合成资产，因此不会有处理跨链交易的过程。另外，抵押品并不直接生成sBTC，而是先生成Synthetix体系内的交易媒介sUSD，再由sUSD去交换sBTC。

3.3.2 模式优缺点

在该种模式下，sBTC的交易主要是根据智能合约执行，不涉及交易簿和交易对手，通过预言机追踪资产实时价格信息来分配汇率，实现合成资产的自由转换，没有滑点问题。另外，Synthetix协议对SNX质押人也提供了激励，包括交易奖励和代币增发奖励。前者通常按照0.3%的比率对每笔在Synthetix.Exchange上完成的交易收取交易手续费，然后存入费用池中每周按比例分配给SNX抵押人；后者是利用Synthetix协议自身通胀政策产生新增SNX，同样每周按比例分配给SNX抵押率不低于目标阈值的抵押人。

但Synthetix的债务计算会随着系统内汇率变动而波动。这意味着，即便用户在借出sBTC后没有做任何操作，只要BTC上涨，用户的债务就会增加，在归还时需要归还更多的sUSD；不仅如此，即便用户只借出了sUSD，但如果由于别的用户的资产价格上涨导致系统整体债务的增加(比如别的用户用借出的sUSD换取了sBTC，结果sBTC价格上涨导致系统整体债务增加)，该用户也需要归还更多的sUSD。

此外，作为抵押物的原生代币SNX价值波动也会对系统造成不良影响，当SNX的价格大幅下跌，用户可能会选择不补充抵押品偿还债务造成系统抵押不足，从而影响整个体系，这也是Synthetix设置了超高倍数(750%)的抵押资产规则的原因。同时，SNX作为抵押资产，其市值上限也会约束合成资产的上限。此外，该模式还面临着预言机风险、不完善的清结算机制和繁琐的债务计算方法等问题，在后续发展中，还有待改进和完善。

3.4 其他锚定BTC

HBTC

HBTC是Huobi于2020年2月在以太坊上推出的ERC-20标准锚定币，该资产1：1锚定BTC，由Huobi负责铸币、销毁以及托管，截至目前（2020年10月）HBTC合约地址内发行数量已超过6000枚，活跃在如Uniswap、Curve、Balancer、Nest等应用中。

用户可以通过HuobiGlobal或HBTC官网进行双向兑换业务。将BTC资产充入Huobi Global，在提现时选择提出HBTC资产，或者在HBTC官网存入BTC就可以快速换取到HBTC资产。同理，兑换为BTC的过程就是将HBTC资产充入Huobi Global，在提现时选择提出BTC资产或者在HBTC官网存入HBTC来换回BTC资产。

tBTC

tBTC是由Keep Network、Cross-Chain Group和Summa联合在以太坊上发行的ERC-20BTC锚定币，发行时间为2020年5月，上线近半年发行量超过900枚。

tBTC使用t-ECDSA椭圆曲线签名算法来签署交易，运行机制开源透明；另外，tBTC最大的特点就是去信任化，它使用了“签名者团体”系统。当用户要铸造一个新的tBTC时，系统通过随机信标从“团体”中选择三个签名者，并在BTC网络上为用户创建一个地址，用于锁定参与兑换的BTC。当三个签名者行动一致并且BTC成功锁定后，新的tBTC才会按照1：1BTC的比例铸造出来。而为了保证这个去中心化系统稳定运转，签名者必须超额抵押价值用户所存BTC 1.5倍的以太坊，一旦任何签名者出现作恶行为，这份抵押将被系统全部没收并归还给被盗用户，得不偿失。

但同时，为了最大程度地实现去信任化，tBTC牺牲了其扩展性。例如，单次兑换只允许1BTC，且兑换完成后有长达半年的锁定期，这对用户来说是非常不友好的；同时，签署者需要150%的超额抵押也给签署者设置了很高的资金门槛，导致了该模式的隐形天花板；另外，技术上的瓶颈也是限制其发展的重要因素之一，tBTC依托的Keep协议进展缓慢，且没有经过验证，主网上线仅两天时间就发生了重大安全漏洞事件，导致项目紧急暂停。如果后续能突破技术瓶颈，还是具备较大的发展潜力。

oBTC

oBTC是一个较新的锚定BTC币种，是由BoringDAO基于ERC-20发行的1：1锚定BTC的代币，主网于2020年11月12日上线。目前铸币量达到800枚，其期望搭建一个衔接不同区块链的去中心化资产桥，并以DAO的形式扩展其兼容性。

oBTC的铸币过程比较简单。用户将BTC发送到机构和社区控制的多签名托管地址，并通过BTC的op_return功能向对方提供自己的以太坊地址。当托管者收到资金并在网络达成共识后后，便在以太坊上铸造等值的oBTC并将这些锚定代币发送到用户的ETH地址上。期间会收取资产总价值的0.2%作为铸币手续费，但是能够通过铸币挖矿获取0.4% BOR补贴。整个过程用户提供自己的ETH地址和需兑换的BTC，进行一次转账操作即可。因为op_return是BTC原生功能，因此整个过程中不需要借助任何中心化服务器。

其运行模式基于“隧道”，即其为每种区块链资产都创建了一个以DAO形式运营的、在区块链资产和ERC-20代币之间进行铸币和赎回的隧道。任何社区用户都可以通过质押来创建新的隧道，但每种加密货币只能有一个隧道，在本文中主要关注BTC的隧道。

资金安全方面，BoringDAO采用了三层质押机制，换句话说，每一枚oBTC都有大约200%的抵押物，其中100%由原生区块链资产也就是BTC组成；第二层约100%由隧道合约层抵押BOR等其它资产。第三层还有一些链上保险。这样一来，即便发生黑天鹅事件，社区也可以通过合约层清算和保险来补偿用户。

imBTC

imBTC是imToken旗下Tokenlon负责发行、托管和承兑的以太坊ERC-777代币，上线时间为2019年10月，总发行量已超过900枚。其托管地址公开透明，用户可以通过链上信息跟踪所有imBTC的铸造和销毁，保障与BTC1：1锚定。

imBTC发行的锚定币是通过“锁仓兑换”的方式产生的，用户每将一个BTC锁定在Tokenlon账户内，就能认购相同数量的imBTC，也可以通过DApp调用智能合约将imBTC销毁。同时，为了补偿质押在Tokenlon安全冷钱包中BTC产生的流动性损失，用户可以获得交易手续费和赎回手续费的补贴。此外，与其他锚定BTC代币不同的是，imToken基于的是ERC-777而不是ERC-20协议，ERC-777是ERC-20协议的升级版，具有简化交易流程、避免误发导致的代币丢失等优点，可以看出Tokenlon是希望选用更好的协议带来更好的用户体验。

凭借imToken的用户基础，按理说imBTC有着与生俱来的优势。但上线时间已过一年，发展态势仍不温不火，其原因可能与ERC-777代币与Uniswap/Lendf.me合约组合存在重入攻击漏洞有关。攻击者曾通过多次迭代调用名为tokensToSend的方法函数来盗取平台上的ETH/imBTC交易对。

pBTC

pBTC是pTokens公司于2020年3月基于TEE技术在以太坊上发行BTC锚定币，其同样与BTC1：1。pBTC中心化色彩较淡，未来计划向DAO模式转变，目前在以太坊上发行数量大约为200枚

使用pTokens，用户可以通过可信计算来铸造pBTC，用户只需在对应的pToken智能合约上存入一定数量的BTC并提供接收地址，交易就会在一组可信执行环境（TEE）中进行，在经过飞地（the enclave）程序验证后，相应金额的pBTC就会铸造并转移到用户提供的地址上，整个过程透明可见，并且不收取中间费用。

3.5 潜在风险

目前，这些锚定BTC在比特币层，从未出现过资产丢失、被盗的安全事故。不过在以太坊层曾经发生一次事故，imBTC因为采用了ERC-777，其中有一些因素导致其在Lendf.me和Uniswap上被黑客盗取了流动性池，不过其比特币层的BTC资产仍然是安全的。

因为比特币层的技术是相对稳健的，并没有复杂的合约逻辑，因此出现风险的概率相对较低。再加上，目前BTC锚定币总量已经突破十五枚，因此有效增加了铸币者对于此类技术的信心。

当然，没有出现过安全事故，不代表说这些锚定币绝对安全的，例如黑客盗取、内部盗取、私钥损毁等“黑天鹅”风险是始终存在的。如何更好地应对这些潜在风险，每一个托管方都需要未雨绸缪。

四、总结

       短短半年，十五万枚BTC以“八仙过海”的方式完成了跨链。受制于BTC本身的技术特点，BTC几乎不可能有非托管的方案。因此，目前98%以上的BTC使用了“托管+映射”方案。考虑到目前这些方式运转都较为顺利，并未出现安全事故，而且DeFi仍然在持续提供yield-farming奖励，因此，铸币者意愿较高，其整体发展势头仍是向上的。同时，客观上，这样的跨链既为BTC带来了智能合约功能和性能提升，也为以太坊区块链增加了资产总量。所以，我们认为未来还会有更多BTC进入以太坊网络中，也许还能再提高一个数量级。

参考文献和资料

[1] WBTC官网：https://wbtc.network/

[2] renVM官方文档：https://github.com/renproject/ren/wiki

[3] HBTC官网：https://www.htokens.finance/zh-cn/

[4] Synthetix官方文档：https://synthetix.community/docs/intro

[5] Keep Network 官方文档：https://github.com/keeperdao/docs/wiki

[6] BoringDAO Whitepaper:https://boringdao-prod.oss-accelerate.aliyuncs.com/BoringDAO_WhitepaperV2.52.pdf

[7] pBTC官网https://ptokens.io/how-it-works

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