WormholeContracts 一种新跨链方案 - 区块链前沿 - BitMere

一、现有的方案

目前以太坊上最去中心化的比特币锚定币是tBTC。

tBTC系统内的关键角色是验证人，每次铸币都有3个验证人被随机选中，验证人必须提供价值1.5个比特币的ETH作为质押品。通过门限签名方案保证没有人能单独控制抵押品，必须3个签署者一致行动才能控制比特币。

我们可以看到，每个tBTC需要250%资产抵押才能发行。我们能否设计一个方案，拥有tBTC的去中心化程度和安全性，同时大大降低质押率呢？

二、虫洞合约

设现有A链和B链，它们都支持智能合约。现要将A链上的A币跨链到B链上去。

在A链上部署一个智能合约A，在B链上部署一个智能合约B，A合约和B合约是成对的智能合约。跨链的基本过程就是：将A币发送到A合约，然后从B合约相应地铸造出锚定币tAtoken。反向跨链也是类似的，将tAtoken发送到B合约中销毁，然后从A合约中提取A币。

这个设计的关键就是怎样在B链上证明有A币发送到了A合约，以及怎样在A链上证明有tAtoken发送到了B合约。

首先，规定基准罚金。A链上的基准罚金为a个A币，B链上的基准罚金为b个B币，a个A币与b个B币的价值应当大概相等。A链和B链上有相应的验证人。A链和B链的验证人相对独立，A链上的验证人不必是B链上的验证人，同样B链上的验证人不必是A链上的验证人。验证人可以自由加入和自由退出。

验证人有三个级别：初级验证人、中级验证人和高级验证人。

A链上的初级验证人需要在A链上向A合约质押不少于2.1a个A币，在B链上向B合约质押不少于b个B币。A链上的中级验证人需要在A链上向A合约质押不少于21a个A币，在B链上向B合约质押不少于10b个B币。A链上的高级验证人需要在A链上向A合约质押不少于210a个A币，在B链上向B合约质押不少于100b个B币。

B链上的初级验证人需要在B链上向B合约质押不少于2.1b个B币，在A链上向A合约质押不少于a个A币。B链上的中级验证人需要在B链上向B合约质押不少于21b个B币，在A链上向A合约质押不少于10a个A币。B链上的高级验证人需要在B链上向B合约质押不少于210b个B币，在A链上向A合约质押不少于100a个A币。

一般而言，验证人质押的保证金越多、处理的事务量越少，可信度就越高。也就是说，我们可以通过牺牲效率来换取安全性。因此，我们需要设立这样三种级别的验证人，对应不同的效率和安全性。

A链上的（初级、中级、高级）验证人加入：

1.交易者在A合约发送不少于（初级为2.1a、中级为21a、高级为210a）个A币作为保证金，同时交易包含交易者在B链的地址。

2.交易者需要在B链上由前面交易中指定的地址向B合约发送若干B币作为保证金，使保证金不少于（初级为1.1b、中级为11b、高级为110b）个B币，其中（初级为0.1b、中级为b、高级为10b）个B币为备用的验证手续费，同时交易包含步骤1发送的交易的完整内容。

3.如果当前没有不少于3名同级或至少1名更高一级的有效验证人（限中级、高级验证人加入流程），转到步骤4（如果该步骤没有被冻结）。如果当前有更高一级的有效验证人（限低级、中级验证人加入流程），转到步骤5。如果当前有不少于3名同级别的有效验证人，转到步骤6。如果以上三个步骤的条件都不满足，那么将等待直到满足其中一个条件。

4.步骤2发送的交易在区块链上确认后将强制由经B合约验证通过的A链上的所有下一级验证人（不受验证权力被冻结影响）负责验证。验证人需要向B合约发送验证交易，交易包含步骤2发送的交易的哈希值、“Y”或“N”（Y表示支持，N表示反对）、验证人用私钥对步骤1发送的交易+“Y”或“N”作的消息签名。当有2/3以上且不少于3名参与验证的验证人支持时交易将被批准，（中级为b、高级为10b）个B币将被平均分给所有选择支持的验证人。当有2/3以上且不少于3名的验证人反对时交易将被否决，（中级为11b、高级为110b）个B币将被平均分给所有选择反对的验证人。如果选择支持和选择反对的验证人都没有超过2/3或验证人总数少于3名，交易将被否决，（中级为b、高级为10b）个B币将被平均分给所有参与验证的验证人。如果有验证人在24小时内没有处理该业务，那么这个验证人将被罚没（中级为0.1b、高级为b）个B币补偿给交易者作为怠惰的惩罚。该步骤被实施后将有（中级为10天，高级为50天）的冻结期，冻结期内不能再次实施该步骤。转到步骤8。

5.B合约自动分配一个高一级的验证人来负责验证。验证人需要向B合约发送验证交易，交易包含步骤2发送的交易的哈希值、“Y”或“N”（Y表示支持，N表示反对）、验证人用私钥对步骤1发送的交易+“Y”或“N”作的消息签名。如果验证人表示支持，那么验证人将从保证金中获得（低级为0.1b、中级为b）个B币作为验证手续费；如果验证人表示反对，那么验证人将从保证金中获得（低级为1.1b、中级为11b）作为惩罚。如果验证人在被分配到任务后24小时内没有处理该业务，那么这个验证人将被罚没（低级为1b、中级为10b）个B币补偿给交易者作为怠惰的惩罚。转到步骤7。

6.B合约自动分配3~10名同级的验证人来负责验证。验证人需要向B合约发送验证交易，交易包含步骤2发送的交易的哈希值、“Y”或“N”（Y表示支持，N表示反对）、验证人用私钥对步骤1发送的交易+“Y”或“N”作的消息签名。当有2/3以上且不少于3名参与验证的验证人支持时交易将被批准，（初级为0.1b、中级为b、高级为10b）个B币将被平均分给所有选择支持的验证人。当有2/3以上且不少于3名的验证人反对时交易将被否决，（初级为1.1b、中级为11b、高级为110b）个B币将被平均分给所有选择反对的验证人。如果选择支持和选择反对的验证人都没有超过2/3或验证人总数少于3名，交易将被否决，（初级为0.1b、中级为b、高级为10b）个B币将被平均分给所有参与验证的验证人。如果验证人在被分配到任务后24小时内没有处理该业务，那么这个验证人将被罚没（初级为0.1b、中级为b、高级为10b）个B币补偿给交易者作为怠惰的惩罚。转到步骤7。

7.当验证人完成一笔交易的验证工作后，验证权力将被暂时冻结，中级验证人被冻结10天，高级验证人被冻结50天。

8.如果交易被验证人支持或反对，那么任何人都有权在A链上对验证人发起挑战。挑战者可以向A合约发送举报交易，交易包含步骤1发送的交易的哈希值（如果交易在A链上不存在，则需要包含完整交易）、验证人的地址、“Y”或“N”（Y表示验证人选择支持，N表示验证人选择反对）、验证人用私钥对步骤1发送的交易+“Y”或“N”作的消息签名。举报交易将由A合约自动验证，验证通过后挑战者将从验证人的保证金中获得（初级为0.1a、中级为a、高级为10a）个A币作为奖励；如果举报交易中的验证人选择支持，那么验证人将被A合约罚没（初级为2a、中级为20a、高级为200a）个A币；如果举报交易中的验证人选择反对，交易者将从验证人的保证金中获得（初级为a、中级为10a、高级为100a）个A币作为补偿，验证人将被A合约罚没（初级为a、中级为10a、高级为100a）个A币。

9.如果交易被批准，那么交易者将在（初级为2天、中级为10天、高级为50天）后获得（初级、中级、高级）验证人资格。如果交易被否决，那么交易者仍然可以继续提交交易直到被批准。

A链上的（初级、中级、高级）验证人失去资格：

当验证人在A链上的保证金少于（初级为2.1a、中级为21a、高级为210a）个A币或者在B链上的保证金少于（初级为b、中级为10b、高级为100b）个B币时，验证人将失去资格。后一个条件能够通过B合约自动验证，但是前一个条件需要跨链验证。

1.在A链的某一个区块上，验证人在A合约上的保证金少于（初级为2.1a、中级为21a、高级为210a）个A币。

2.交易者在B链上向B合约发送（初级为b、中级为10b、高级为100b）个B币作为保证金，同时交易包含验证人在A合约上的保证金少于（初级为2.1a、中级为21a、高级为210a）个A币时的区块的哈希值和时间戳、交易者在A链上的接收地址。当挑战交易在区块链上被确认时，验证人的权限将被暂时冻结。

3.如果当前没有不少于3名同级或至少1名更高一级的有效验证人（限中级、高级验证人加入流程），转到步骤4（如果该步骤没有被冻结）。如果当前有更高一级的有效验证人（限低级、中级验证人加入流程），转到步骤5。如果当前有不少于3名同级别的有效验证人，转到步骤6。如果以上三个步骤的条件都不满足，那么将等待直到满足其中一个条件。

4.步骤2发送的交易在区块链上确认后将强制由经B合约验证通过的A链上的所有下一级验证人（不受验证权力被冻结影响）负责验证。验证人需要向B合约发送验证交易，交易包含步骤2发送的交易的哈希值、“Y”或“N”（Y表示支持，N表示反对）、验证人用私钥对步骤2中的区块的哈希值和时间戳+交易者在A链上的接收地址+“Y”或“N”作的消息签名。当有2/3以上且不少于3名参与验证的验证人支持时交易将被批准，（中级为b、高级为10b）个B币将被平均分给所有选择支持的验证人，剩余保证金被退回。当有2/3以上且不少于3名的验证人反对时交易将被否决，（中级为10b、高级为100b）个B币将被平均分给所有选择反对的验证人。如果选择支持和选择反对的验证人都没有超过2/3或验证人总数少于3名，交易将被否决，（中级为b、高级为10b）个B币将被平均分给所有参与验证的验证人，剩余保证金被退回。如果有验证人在24小时内没有处理该业务，那么这个验证人将被罚没（中级为0.1b、高级为b）个B币补偿给交易者作为怠惰的惩罚。转到步骤8。

5.B合约自动分配一个高一级的验证人来负责验证。验证人需要向B合约发送验证交易，交易包含步骤2发送的交易的哈希值、“Y”或“N”（Y表示支持，N表示反对）、验证人用私钥对步骤2中的区块的哈希值和时间戳+交易者在A链上的接收地址+“Y”或“N”作的消息签名。如果验证人表示支持，那么验证人将从保证金中获得（低级为0.1b、中级为b）个B币作为验证手续费，剩余保证金被退回；如果验证人表示反对，那么验证人将从保证金中获得（低级为b、中级为10b）作为惩罚。如果验证人在被分配到任务后24小时内没有处理该业务，那么这个验证人将被罚没（低级为b、中级为10b）个B币补偿给交易者作为怠惰的惩罚。转到步骤7。

6.B合约自动分配3~10名同级的验证人来负责验证。验证人需要向B合约发送验证交易，交易包含步骤2发送的交易的哈希值、“Y”或“N”（Y表示支持，N表示反对）、验证人用私钥对步骤2中的区块的哈希值和时间戳+交易者在A链上的接收地址+“Y”或“N”作的消息签名。当有2/3以上且不少于3名参与验证的验证人支持时交易将被批准，（初级为0.1b、中级为b、高级为10b）个B币将被平均分给所有选择支持的验证人，剩余保证金被退回。当有2/3以上且不少于3名的验证人反对时交易将被否决，（初级为b、中级为10b、高级为100b）个B币将被平均分给所有选择反对的验证人。如果选择支持和选择反对的验证人都没有超过2/3或验证人总数少于3名，交易将被否决，（初级为0.1b、中级为b、高级为10b）个B币将被平均分给所有参与验证的验证人，剩余保证金被退回。如果验证人在被分配到任务后24小时内没有处理该业务，那么这个验证人将被罚没（初级为0.1b、中级为b、高级为10b）个B币补偿给交易者作为怠惰的惩罚。转到步骤7。

7.当验证人完成一笔交易的验证工作后，验证权力将被暂时冻结（初级为2天、中级为10天、高级为50天）。

8.如果交易被验证人支持或反对，那么任何人都有权在A链上对验证人发起挑战。挑战者可以向A合约发送举报交易，交易包含步骤2中的区块的哈希值和时间戳、交易者在A链上的接收地址、验证人的地址、“Y”或“N”（Y表示验证人选择支持，N表示验证人选择反对）、验证人用私钥对步骤2中的区块的哈希值和时间戳+交易者在A链上的接收地址+“Y”或“N”作的消息签名。举报交易将由A合约自动验证，验证通过后挑战者将从验证人的保证金中获得（初级为0.1a、中级为a、高级为10a）个A币作为奖励；如果举报交易中的验证人选择支持，那么验证人将被A合约罚没（初级为2a、中级为20a、高级为200a）个A币；如果举报交易中的验证人选择反对，交易者将从验证人的保证金中获得（初级为a、中级为10a、高级为100a）个A币作为补偿，验证人将被A合约罚没（初级为a、中级为10a、高级为100a）个A币。

9.如果交易被批准，那么验证人将立即失去验证人资格。如果交易被否决，那么验证人将在被冻结权力后不少于（初级为2天、中级为10天、高级为50天）后恢复被冻结的权力。

A链上的（初级、中级、高级）验证人退出：

1.验证人在B链上向B合约发送退出交易，验证人的权力将被立即冻结（不是取消），验证人在B合约中的保证金将在（初级为2天、中级为10天、高级为50天）后退回（保证金被退回时被自动取消资格）。

2.验证人在取回B合约中的保证金后，在A链上向A合约发送退出交易，验证人在A合约中的保证金将在（初级为2天、中级为10天、高级为50天）后退回。

A币跨链到B链：

1.交易者在A链上向A合约发送跨链交易，交易包含0.5a~a个A币、交易者在B链的接收地址。

2.交易者在B链上向B合约发送0.1b个B币作为保证金，同时交易包含作为验证手续费的B币数量、步骤1发送的交易的完整内容。

3.步骤2发送的交易在区块链上确认后由经B合约验证通过的A链上的初级验证人负责验证。验证人需要向B合约发送验证交易，交易包含步骤2发送的交易的哈希值、“Y”或“N”（Y表示支持，N表示反对）、验证人用私钥对步骤1发送的交易+“Y”或“N”作的消息签名。当有多个验证人在24小时内对同一笔交易作验证时，如果多个验证人的验证结论相同，则以区块链上确认的第一条验证信息为准；如果多个验证人的验证结论不同，则交易被否决同时退回交易者的保证金。交易被验证后，如果验证人支持某笔交易，那么该验证人将收取一笔小额B币作为手续费同时批准该交易，剩余保证金将被退回；如果验证人反对某笔交易，那么交易者将被收取保证金同时否决该笔交易。

4.当验证人完成一笔交易的验证工作后，相应的验证一笔交易的权力将被暂时冻结48小时。

5.如果交易被验证人支持或反对，那么任何人都有权在A链上对验证人发起挑战。挑战者可以向A合约发送举报交易，交易包含步骤1发送的交易的哈希值（如果交易在A链上不存在，则需要包含完整交易）、验证人的地址、“Y”或“N”（Y表示验证人选择支持，N表示验证人选择反对）、验证人用私钥对步骤1发送的交易+“Y”或“N”作的消息签名。举报交易将由A合约自动验证，验证通过后挑战者将从验证人的保证金中获得0.1a个A币作为奖励；如果举报交易中的验证人选择支持，那么验证人将被A合约罚没2a个A币；如果举报交易中的验证人选择反对，交易者将从验证人的保证金中获得0.1a个A币作为补偿，验证人将被A合约罚没a个A币。

6.如果交易被被批准，那么交易者会收到B合约增发的相同数量的tAtoken。如果交易被否决，那么交易者仍然可以继续提交交易直到被批准。

跨链验证工作只能由初级验证人完成，中级、高级验证人只负责验证人的资格审核工作。由于中级、高级验证人的业务范围及处理业务的效率被严格限制，他们可能会面临收入不足的问题。因此，我们需要对下级验证人征税来供养上级验证人。初级验证人每天会从保证金中被征收0.00017b个B币作为中级验证人的基本收入，中级验证人每天会从保证金中被征收0.0017b个B币作为高级验证人的基本收入，被征收的税款将由各级验证人平均分配。

为了节省矿工费，也可以将多个验证人的多笔验证信息放到同一笔验证交易中，也可以由多个验证人对同一个信息作联合签名。

由于虫洞合约方案只需要验证人作质押，所以该方案可以大大降低质押率。