比特币质押

Babylon比特币质押协议允许BTC持有者将其BTC质押到PoS区块链，而无需在任何第三方进行托管、桥接或封装。它为PoS链提供了可被罚没的经济安全保证，同时确保高效的质押权益解除，以提高BTC持有者的资产流动性。质押协议被设计为模块化插件，与各种PoS共识协议兼容，是构建再质押 (restaking) 协议的基础组件。

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安全保障

Babylon比特币质押协议拥有以下安全属性：

• 完全可被罚没的PoS安全性：如果发生安全违规，验证者 1/3 的BTC质押权益将被罚没。

• 质押者安全：质押者 (或其委托的验证者) 诚实遵循协议规则，其质押的BTC是安全且可提取的。

• 质押者流动性：质押BTC可以高效地解除质押，保证安全、快速，且无需社区共识。

比特币质押运作流程

从BTC质押者的角度来看，比特币质押协议的工作原理如下：

1. 质押比特币：质押者通过向比特币网络发送质押交易来开启质押，并将其BTC锁定在自我托管金库中。更具体地说，协议创建了一个UTXO，包含以下两个出入金条件：

   1. 时间锁：质押锁定后，质押者可以使用自己的秘钥解除质押。

   2. 通过特定的可提取一次性签名 (EOTS) 烧毁该UTXO。在质押权益已委托的情况下，该EOTS属于权益委托验证者。

2. 在PoS链上验证：一旦比特币网络上的质押交易得到确认，质押者 (或质押者委托的验证者) 便可以开始验证PoS链，并使用EOTS密钥签署有效区块投票。在履行验证职责期间，有两种可能的路径：

   • 快乐路径：在诚实的情况下，质押者遵循协议规则进而获得奖励。此外，质押者可以通过以下两种方式解除质押：

     1. 等待现有质押周期自然到期，然后解除质押。

     2. 向比特币网络提交解质押交易，该交易将解锁BTC，用户可在已设定时间参数的解锁流程结束后提取BTC。

   • 作死路径：如果质押者有恶意行为，例如参与PoS链双花攻击，质押协议会将其EOTS密钥暴露于众。因此，任何人都可以冒充质押者在比特币网络上提交解质押交易，其BTC会被罚没并烧毁。这条作死路径使威胁到区块链安全的恶意行为受到惩罚，从而维护系统的全局完整性。

比特币质押的核心设计

该精简版论文详细阐述了实现比特币质押的核心概念。在此，我们将扩展这些概念，并从系统角度描述比特币质押。比特币质押协议引入了一种机制，以敦促对违反区块链安全规则的恶意行为进行罚没。该机制确保一旦发生威胁到区块链安全的恶意行为时，质押者的EOTS签名秘钥便会被暴露。为此，我们结合以下两个概念来实现这一目标：

• 基于密码学的可靠断言

• 基于区块链共识的最终确定性 (finality) 工具

我们采用可提取的一次性签名 (EOTS) 来实现可问责的断言，如果使用相同的密钥对不同高度的区块进行签名，会导致密钥泄漏。我们在基础共识协议之外引入了一个额外的签名轮次，称为最终性轮次。只有当区块收到超过2/3的BTC质押权益的EOTS签名时，它才被视为最终确定性。所有违反共识机制威胁到区块链安全的行为，均被定义为此轮次中的双重签名恶意行为。

另外，如果修改后的协议存在安全漏洞，假设超过1/3的BTC质押权益持有者使用EOTS签名在同一高度签署了两个区块，这将导致这些恶意质押者的EOTS密钥被提取。EOTS签名方案可通过Schnorr签名实现，且比特币网络本身也支持Schnorr签名。因此，可以使用这些被提取的，来自恶意质押者的EOTS密钥，罚没其BTC资产。

这种模块化方法可应用于各种基于BFT共识的协议，而无需修改基础协议，从而使其与不同的PoS区块链兼容。