Defi再现创新——DeCus跨链BTC，eBTC抵押低于100%是如何实现的?

金融，是离钱最近的地方。

Defi是币市永远的热点。

从出现至今，Defi在币市掀起了一次又一次浪潮。

第一波，2019年下半年，Defi的概念被提出，Staking经济爆火，各种模仿、蹭热点的Staking出现。

第二波，2020年6月，COMP开启了借贷平台挖矿，Defi再次成为热点。

第三波，2020年7月，AMPL将算法稳定币的概念推上高潮。

第四波，2020年9月，YFI和Sushi，前者是聚合Defi平台，后者是做市挖矿。

第五波，2021年3月，UNI和Sushi把DEX和流动性挖矿再次推向了高潮。

Defi的创新依旧没有结束……

❖刚需：跨链BTC❖

没有Defi之前，各个公链各自为政，支付结算也好、游戏也好、其他类型的应用也好，每个公链上各自有着独立的生态。

然而，在Defi兴起以后，跨链成为了刚需。

不同公链上的代币需要彼此建立关联。例如不同公链上的代币可以在DEX中建立交易池、参与做市，抵押或存款代币到其他公链上贷款或参与挖矿……

显然，大部分智能合约公链各自具有Defi生态。但是，BTC作为币王，作为共识最强、价值最高、受认性最强的币种，是不支持智能合约公链的，在BTC公链上无法建立DEX、也无法参与存款贷款。

毫无疑问，BTC跨链是Defi生态中最强的刚需。

❖现状：风险与效率❖

➤BTC跨链原理

BTC的本质是在BTC区块链上去中心化账本中的数据，所以只有BTC公链上的BTC才是获得大众共识认可的BTC。

并不能直接把BTC转移到其他公链上。BTC跨链的本质是，在BTC链上锁定BTC，然后在需要跨链的公链上等量铸币。BTC链上的是原生BTC，跨链铸币发行的是跨链BTC、或者称其为锚定BTC、合成BTC。

❚ 中心化跨链铸币

在BTC跨链铸币的过程中，原生BTC的保管至关重要。

中心化铸币，是由中心化的兑换商负责保管用户的原生BTC、并且发行跨链BTC。

WBTC、imBTC和HBTC就是这样中心化币的跨链BTC：

WBTC是由Kyber,Ren和BitGo共同发行的跨链BTC。

imBTC是由Tokenlon（去中心化交易所）发行的跨链BTC。

HBTC是由火币平台发行的跨链BTC。

❚ 去中心化跨链铸币

去中心化铸币，是由多人、以去中心化的方式参与原生BTC保管与跨链BTC铸币的。

renBTC和tBTC就是这样去中心化铸币的跨链BTC：

renBTC是通过RenVM协议来执行BTC跨链铸币和原生BTC托管。

tBTC是通过多签的形式来执行BTC跨链铸币和原生BTC托管。

➤BTC跨链的中心化风险

BTC跨链的风险就在于，原生BTC的保管。

毕竟，原生BTC才是真正的BTC。

中心化铸币是由中心化机构发行跨链BTC，发行的基础是信用。

WBTC的发行基础是Kyber,Ren和BitGo的信用；imBTC的发行基础是Tokenlon的信用；HBTC发行的基础是火币平台的信用。

所以，中心化铸币发行的跨链BTC，本质上是信用货币。

这个原理类似USDT。

既然是信用货币，自然是面临着信用风险：

第一，跑路的风险。如果中心化保管者带着用户的原生BTC跑路……后果不堪设想。当然，这些大机构的信用度还是很高的，这种风险的损失极大、但是风险发生的概率较低。

第二，资金被挪用风险。用户跨链时支付的原生BTC被中心化铸币者保管。如果中心化铸币者挪用用户的原生BTC，如果经营不擅会导致用户无法收回自己的BTC。类似上一种风险，这些机构和平台的信用度较高，这种风险的损失较大、但是风险发生的概率较低。

第三，监管的风险。还记得去年OKex不能提现的那段时间吗？因为OKex私钥负责人被监管机构带走，结果导致用户无法提现。虽然大部分中心化铸币也是通过智能合约来执行跨链的，但是原生BTC的保管终究是中心化的方式，即使是由通过多重签名来保管，3个签名终究仍然是中心化的。这种风险有一定的概率发生。

第四，价值操纵风险。中心化铸币者，有机会在锁定原生BTC数量的基础上，铸造更大数量的跨链币。那么就会导致市场上的BTC数量虚增，一方面是影响BTC的价格上升，另一方面是用虚增的跨链BTC可以在跨链生态中操纵市场。USDT大概也许可能就是这样做的。这种风险的损失是隐性的，发生的概率也不大，毕竟跨链BTC和USDT不同，原生BTC的数量在链上是可见的。市场对这种行为会有一定的敏感度。

第五，被攻击的风险。中心化铸币，资金保管比较集中，因此有被攻击的可能。虽然WBTC将原生BTC保存在冷钱包中，但是为了满足用户的跨链需求，总有一部分BTC会在热钱包中，所以仍然会面临着被攻击的风险。除了钱包以外，中心化铸币由少量铸币者执行跨链程序，一旦受到攻击，用户的跨链需求可能会短时间无法满足、甚至损失资金。这种风险发生应该是暂时的、小范围的、损失不会太多，但是发生的概率很高。

➤BTC跨链的非中心化风险

❚ 多重签名风险

tBTC在管理用户原生BTC时，具有一定的随机性。当用户发出跨链请求后，tBTC系统分随机分配3名铸币者(即多签者)，生成一个多签地址接受用户的原生BTC。3名铸币者(即多签者)全部签名才可以支配这个多签地址中的原生BTC。

问题来了，如果若干名铸币者(即多签者)联手作恶，当随机分配到同一组以后，便可以占用这部分本属于用户的原生BTC。

不仅如此，在tBTC多签机制中，如果某一名铸币者(即多签者)出现问题，或者是网络阻滞、或者是程序崩溃、或者就是恶意攻击，迟迟不进行签名，那么用户的请求可能会卡在这里、无法执行。

❚ 流动性风险

虽然renBTC、tBTC几乎不存在中心化风险，但是由于它们在合成时、以抵押ren、ETH为基础，因此而形成了波动性风险。

例如，在今年5月19日，币价集体跳水，ETH、ren价格发生大跌时，ren代币的总市值一度低于用户托管的原生BTC的总价值。

原本用于保障系统安全的超额抵押不复存在。此时对于renBTC的铸币者(即多签者)而言，放弃抵押的ren，占有用户托管的原生BTC可以获得更大的利益。虽然renBTC是去中心化的，但是所有的铸币者(即多签者)在ren价格下跌时，有可能不约而同的选择这样的“策略”，那么跨链用户的将会遭受巨大的损失。

➤资金效率问题

正是因为去中心化跨链铸币仍然存在风险，以往的去中心化跨链铸币的需要抵押发行，准确的说是——超额抵押。

这个原理类似DAI。

和DAI铸币一样，以去中心化合成BTC在铸币时，需要超额抵押。

在去中心化跨链铸币过程中，为了防止铸币者作恶，需要铸币者提供资金抵押。

每铸造1枚renBTC，铸币者需要抵押价值≥3BTC的ren代币

每铸造1枚tBTC，铸币者需要抵押价值≥1.5BTC的ETH

这里的问题是资金效率问题，为了合成BTC，要抵押过多的资金，导致资金利用效率低下。

经过对比，我们可以发现跨链BTC的两种形式各有优劣，中心化跨链铸币的风险更高，但是效率也更高；而去中心化跨链铸币方式，中心化的风险更低、但是同样具有非中心化的风险，多签中存在风险、在抵押币种价格下跌时，面临着危险的流动性风险，并且资金利用效率也更低。

❖创新：DeCus与eBTC❖

➤DeCus：背景与实力

DeCus是一个高资本效率的跨链托管系统，致力于将比特币跨链到其他公链之中，从而使BTC可以参与各大公链的Defi生态。

根据天眼查信息，DeCus获得了Conflux,SevenX,DODO,dForce Labs,FBG资本,Parallel ventures,MCDEX几个机构或社群的投资。排在最前面的就是Conflux。

应该是由于中国的监管原因，团队的具体成员没有公开。但是，根据DeCus官网资料和DeCus社群的确认，DeCus核心技术团队来源于清华姚家班。DeCus的技术模型是源于Conflux 研究总监杨光博士公开于arXiv的论文，论文内容是关于安全高效的托管模型。

➤eBTC：安全与高效

eBTC是DeCus系统的第一款产品，以太坊公链上的去中心化的跨链BTC。相对于以往的跨链BTC，eBTC具有一定的安全性以及更高的资金利用效率。如同杨光博士论文的主题——安全与高效。

❚ 去中心化跨链铸币

首先，eBTC是一种去中心化的跨链铸币。

下图是DeCus官网上关于eBTC跨链流程的说明，小蜜蜂翻译一下中文：

由若干保管员，以去中心化的方式来保管多重签名地址，只有超过二分之一的签名，才能执行转账请求。接受跨链请求、铸币和发送eBTC则是由以太坊智能合约来执行。

由智能合约执行铸币，由多人以去中心化的方式保管用户的原生BTC。所以，eBTC几乎不存在前面讨论的中心化风险问题。

❚ 抵押BTC

可以看出，在跨链过程中，铸币是通过智能合约执行的，不存在中心化风险。

而用户转入的原生BTC，则是由若干BTC保管员共同保管，这才是eBTC的关键所在，是去中心化铸币的关键。

担任eBTC保管员，必需要抵押BTC。如果保管员作恶，那么其抵押的BTC将会被没收。

❚ 多重签名

DeCus通过多重签名的方式，分组保管原生BTC，只有超过二分之一的保管员签名，才能支配其中的BTC。

假设有6个保管员保管原生BTC，每3人一组，每组共同保管多重签名地址。通过多重签名的方式来保管其地址中的原生BTC，只有2个签名才能执行转账，如果只有1人签名，签名数达不到二分之一，则无所转账，所以只有1人作恶，完全无法影响DeCus系统安全。

❚ BTC保管员重叠分组

那么，如果有2个人联手作恶呢？

DeCus为eBTC设计了一个科学而巧妙的去中心化技术模型——重叠分组。

为了方便记录，将6个保管员用ABCDEF来代表，每3人分一组，并且每一个保管员可以重叠加入不同的组别。

于是，这6个人就会形成这样20个分组：

ABC ABD ABE ABF

ACD ACE ACF

ADE ADF

AEF

BCD BCE BCF

BDE BDF

BEF

CDE CDF

CEF

DEF

假设在这6个保管员中，有2人AB联手作恶，那么只有2个人都参与的组才能被控制。也就是ABC ABD ABE ABF 这4个组会被二人联手攻击，也就是只有这4个组保管的多重签名地址被攻击。

智能合约在接受跨链请求时，会根据各个分组的BTC保管情况，为用户分配一个多重签名地址，最终会保持各个保管员小组保管的BTC数量持平。

假设每个小组保管BTC数量相同，那么AB联手作恶，可以支配20个小组中的4个小组，即1/5原生BTC被AB联手盗取。但是，别忘了AB作为保管员还抵押了BTC，一共6个保管员，AB二人抵押的BTC占1/3，盗用的BTC只有1/5。

假如保管池中共有30枚BTC，那么AB联手盗用了30/5=6枚BTC

那么为了防止AB联手作恶，二人抵押资产不能少于6BTC，所以6个保管员一共抵押的资产不能少于18BTC

于是，我们看见，抵押18枚以上的BTC，保管着30枚BTC、即发行了30枚eBTC。抵押率≥60%，远远小于renBTC和eBTC的抵押率。

事实上，在DeCus系统实际上也不是只有6个保管员。和前面的计算一样，下面增加保管员总数来计算一下安全抵押率（其中用到高中数学排列组合就不细说了）：

如果有9个保管员，每3人一组，共可以分84个组，如果2人联手作恶可以控制7个组、盗取7/84的BTC，抵押资产占比是2/9。此时需要安全抵押率≥37.5%。

如果有50个保管员，每3人一组，共可以分19600个小组，如果2二人联手作恶，可以控制48个组、盗取48/19600的BTC，而此二人的抵押资产占比是2/50，此时需要的安全抵押率≥6.13%。

当然，在DeCus系统中，每个分组保管的BTC数量不可能完全相等，所以DeCus系统实际上的抵押率会比模型计算出来的高一些。

可以确定的是，保管员越多，安全抵押率越低。

当然，当保管员足够多时，也可以增加小组容量，不一定是3人一个小组，也可以是5人、7人……根据DeCus官方公布的资料，DeCus的抵押率可以低至20%。

所以我们看见，在保证安全的前提下，eBTC具有更低的抵押率和更高的资金利用效率。

➤质疑与展望

小蜜蜂研究了一下DeCus模型。这个模型的设计有一个假设是每个多重签名小组保管的BTC数量相等。在现实中，每个小组保管的BTC数量是不可能相等的。这就需要智能合约在收到用户跨链请求时，分配好保管小组，尽量让每个小组保管的BTC数量保持在接近的水平，如果出现大额跨链请求时，小蜜蜂猜测用户需要向多个多签地址转账。那么，这几个多签小组保管的BTC地址列表是保存在哪里？在中心化服务器上还是写入以太坊区块链？如果DeCus在以太坊虚拟机中运行，安全性较高，否则在为跨链用户分配保管小组时，仍然存在被攻击的可能。

总之，小蜜蜂认为，DeCus还需要一个代码安全审计，来具体的确认其中的安全性。

如果DeCus代码安全审计通过，DeCus会是一个设计很巧妙的跨链系统，而eBTC在以太坊生态中也必将占有一席之地。

❖写在最后❖

DeCus系统可以理解成是跨链协议、锚定BTC的稳定币系统、以BTC为基础的合成资产。Defi板块，在经历过借贷平台、算法稳定币、聚合Defi、流动性挖矿等热点以后，跨链Defi或合成资产能否引爆新一轮热点？

这个问题，尚没有答案。但是，跨链BTC一定是Defi生态必不可少的重要环节。

相对于其他跨链BTC，eBTC的设计具有比较明显的优势。

相对于WBTC、imBTC、HBTC这样的中心化跨链铸币，renBTC和tBTC以去中心化的方式跨链铸币，减少了中心化风险。

然而，renBTC和tBTC的超额抵押，使跨链铸币过程中的资金利用效率更低，且在抵押币种价格下跌时存在流动性风险。

DeCus系统的eBTC，同样是去中心化跨链铸币。使用BTC作为抵押因此消除了抵押资产波动形成流动性风险。其最大的创新是使用了重叠分组来进行多重签名保管原生BTC，因此在保证安全的前提下，可以减少抵押率、提高资金的利用效率。

DeCus最大的创新是——使用了重叠分组算法，保管员重叠归属于不同的小组、从而保管BTC多重签名地址。因此使eBTC在保证安全性的前提下，具有更低的抵押率、更高的资金利用率。

不讨论炒币，单单看DeCus这个重叠分组模型，确实是很有趣的设计。​​​​