Introduction

Babylon protocol

利用 Bitcoin 的经济安全性和 Cosmos IBC 跨链通信技术，允许 BTC 持有者在保持资产自主权且不离开Bitcoin网络的情况下，通过特有的质押机制为其他PoS区块链提供一个额外的安全层，并换取收益。利用工作量证明（PoW）的某些优势来对权益证明（PoS）提供安全性补充。（from link）

• 经济安全性：比特币的目前市值（1.3万亿美元）超过了目前所有 POS 链的总市值。
• 利用 Cosmos IBC 跨链通信协议在Bitcoin和其他区块链之间无缝地聚合、传递消息和数据。
• 利用 Bitcoin 脚本和限制条款（covenants）来定制 UTXO 的操作，以完成质押锁定和 Slash 功能。
• 额外安全层。通过将PoS区块链的一些关键数据（如交易哈希、重要决策或状态更新）的哈希值记录到Bitcoin区块链上，设立“检查点”。Babylon能够为这些数据提供不可篡改的时间戳证明，相当于将PoS链状态的快照，定期锚定到Bitcoin区块链上。

Babylon 开发了两种安全共享机制：一种是比特币时间戳协议，另一种是比特币质押协议。

比特币时间戳协议

Bitcoin 区块上累积的算力越多越难以被重组，交易中的数据继承了安全性。bitcoin 的区块可以看作是一个时间戳服务器。

利用比特币时间戳协议有效地缓解 PoS 链面临的长程攻击安全问题（Long Range Attack）。

在这类攻击中，攻击者在解除质押之后，回到他们还是质押者身份的某个历史区块，能够轻易地启动一条分叉链去欺骗社区。但是如果通过 Babylon，引入 Bitcoin Time Stamping 时间戳，在 BTC 上存下 POS 链的历史记录，这个记录带有比特币的时间戳，即便有人想再造一条 fork，时间戳能够显示它晚于正统的链，长距离攻击因此失效。

• Long range attack on the canonical chain (PoS)

  

  • 攻击过程

    • 攻击起点：攻击者退出质押网络后，选择质押仍然有效的某个早期点，在这个点上秘密构建一个私有的分叉链。
    • 构建分叉链：攻击者在自己的分叉链上构建区块，可能包括无效或欺诈性交易。
    • 发布分叉：一旦分叉链足够长，覆盖了主链上的同期区块，攻击者可以将其发布出来。由于PoS协议通常会接受最重（即积累最多质押权或最长链）的链作为有效链，攻击者的分叉可能会被网络接受为正统历史。

  • 用比特币链作为解决方案

    

    • 一旦 PoS 区块的检查点在比特币中变得足够深（例如，k=6 区块深度），检查点就无法被回滚，这意味着任何攻击链的检查点都会稍后出现在比特币上，并且随后可以被忽略。
    • 但直接向比特币发送检查点会带来问题：
      1. 有必要检查每个包含提款请求的 PoS 区块。
      2. 有必要在每个检查点发布足够多的签名，以防止弱对手（不控制很多验证者）发送任意哈希并假装它正在检查比特币上的 PoS 区块。
      3. 可能有很多其他 PoS 链发送检查点，在这种情况下，比特币有限的区块空间意味着检查点解决方案会面临基本的可扩展性问题。
    • 为了减少检查点的占用空间，并开发可同时支持多个 PoS 链的可扩展检查点解决方案 ⇒ 聚合检查点

  • Babylon 解决方案

    

    • 包括
      • Bitcoin 主网
      • Babylon 聚合层
      • IBC 通信协议
      • PoS 消费链（目标PoS区块链）
    • 过程
      1. 数据提交：PoS区块链上的节点生成一些重要的数据并转为哈希，如交易或区块信息。
      2. 发送到Bitcoin网络：Babylon Chain 负责收集这些哈希并将它们聚合打包，通过IBC，打包后的哈希集合将在一个特定的交易中被提交到Bitcoin区块链。
      3. 生成时间戳：一旦这些哈希在Bitcoin区块链上被记录下来，它们就获得了来自Bitcoin区块链的时间戳。这就生成了“检查点”，它继承了Bitcoin网络的安全性，是全球公认且不可更改的。这意味着任何人都可以查看这个比特币交易，并根据时间戳确认这些数据在何时被提交。
      4. 使用时间戳：PoS区块链可以利用这些时间戳来验证其数据的正确性和时效性。例如，在处理交易或验证区块的真实性时，它们可以引用这些时间戳。
    • 通过使 PoS 链能够使用比特币作为时间戳服务，Babylon 可以将 PoS 链的质押解锁时间从几周缩短到几个小时。

比特币质押协议

在质押协议方面，Babylon 允许资产持有者在不将资产移出 Bitcoin 链的情况下，为其他网络提供质押验证服务来获得收益，使用 Bitcoin 脚本和限制（covenants）来定制UTXO的操作。

实现了包括 质押，解除质押，slash 等功能。技术包括：

• 质押脚本（taproot script）
• EOTS（可提取一次性签名）等