Finality Bridge：Bitcoin 最小化信任的桥接技术

<!--StartFragment-->

什么是 Finality Bridge

Finality Bridge 是一项革命性的 Bitcoin 桥接技术，由 Bitlayer 团队精心开发，并基于先进的 BitVM 智能合约框架构建。这一开创性的解决方案借助了 BitVM 项目中的关键底层组件，这些组件由 BitVM Alliance 和更广泛的 BitVM 社区共同协作开发完成。通过这些贡献，Finality Bridge 构建了一个强大且可靠的协议，为 Bitcoin 和去中心化金融（DeFi）生态系统之间架起了桥梁。

作为实现 Bitlayer Rollup 的第一步，Finality Bridge 提供了一种安全的方式，将 Bitcoin 转移到 Bitlayer 生态系统中，使其能够无缝融入快速发展的 BTCFi（Bitcoin 去中心化金融）基础设施。Finality Bridge 与 Bitlayer Rollup 并行运行，不仅确保了 Bitcoin 转移的安全性和效率，还使其能够积极参与可编程的去中心化金融环境。与早期的 BTC 桥接技术相比，Finality Bridge 的显著特点在于其最小化信任的架构，大幅减少了对中心化实体或中间人信任假设的依赖。

Finality Bridge 协议的核心基于 BitVM 智能合约、欺诈证明（Fraud Proofs）和零知识证明（Zero-Knowledge Proofs）的复杂组合。虽然 BitVM 智能合约的概念来源于原始的 BitVM 协议，但 Finality Bridge 使用了经过优化的改进版本，其具体实现可以在 BitVM2 论文 中找到。这种可扩展的架构使得该桥接协议能够支持多种环境，成为跨链互操作性的通用解决方案。最初，Finality Bridge 支持与 Bitlayer Rollup 和 Ethereum 的无缝交互，并计划逐步扩展到其他 EVM 兼容链，甚至非 EVM 生态系统（如 Solana）。通过这一过程铸造的代币 YBTC（Yield BTC），作为 Bitcoin 的原生代币化形式，能够广泛应用于这些可编程环境中。

Finality Bridge 作为第三代 BTC 桥接技术

为了充分理解 Finality Bridge 的重要性，需要将其置于 BTC 桥接技术的发展轨迹中进行考量。根据托管机制和信任模型的不同，BTC 桥接技术可以分为几个不同的代际。

第一代 BTC 桥接技术依赖于中心化的托管模式，即桥接资金被锁定在由单一实体或固定的一组实体控制的地址中。例如，wBTC 是由单一托管方集中控制的典型案例，而基于多方计算（MPC）的 BTC 桥接方案则通过预定义的群组分布式控制资金。然而，尽管这些系统具有一定的实用性，但它们本质上依赖于中心化信任，这种模式带来了显著的风险，并违背了区块链技术去中心化的核心理念。

第二代 BTC 桥接技术试图通过引入分布式托管机制来解决上述问题。在这种模式下，资金由从更大池子中随机选出的多个实体共同管理。这种方法通过激励机制（如要求参与者在中间链上质押资产）来降低合谋风险。如果某个参与者被发现存在不诚实行为，其质押资产将被没收，从而使其行为与协议的安全目标保持一致。tBTC 桥接技术（由 Keep Network 支持）是这一模型的一个典型案例。然而，即使有了这些改进，第二代桥接技术仍然依赖于多数诚实假设，这限制了它们完全消除信任依赖的能力。

与此形成鲜明对比的是，以 Finality Bridge 为代表的第三代 BTC 桥接技术，通过利用最小化信任的智能合约托管实现了范式的转变。在这种模式下，资金被锁定在由 BitVM 智能合约控制的地址中，系统运行的假设仅需保证至少有一个参与者是诚实的。这种设计显著降低了信任假设的要求，使系统本质上更加安全和稳健。通过解决诸如对多数诚实的依赖以及包装 BTC（wrapped BTC）与其他 DeFi 资产之间安全级别不匹配等关键挑战，Finality Bridge 大幅增强了去中心化金融生态系统的韧性，确保 Bitcoin 能够在这些环境中发挥核心作用。

展望未来，第四代 BTC 桥接技术仍然是一个理论概念，其实现有赖于未来 Bitcoin 升级中引入 covenant 操作码。这一升级将使真正的无需信任（trustless）智能合约托管成为可能，资金将由 covenant 风格的智能合约管理，并继承 Bitcoin 原生的安全模型而无需任何外部假设。在此之前，Finality Bridge 作为 BTC 桥接技术的前沿代表，提供了无与伦比的安全性、效率和最小化信任的特性。

YBTC

通过 Finality Bridge 铸造的代币 YBTC，是 Bitcoin 在可编程环境中的一种安全且最小化信任的表示形式。当用户成功将 BTC 锁定在 BitVM 智能合约中后，他们会在 Bitlayer Rollup 或其他支持的环境中收到 YBTC，每个 YBTC 保持与 Bitcoin 严格的 1:1 锚定。这种设计确保了 YBTC 不仅仅是一个衍生资产，而是直接与 Bitcoin 价值挂钩的强健、安全的代币，并由 BitVM 智能合约的最小化信任架构提供保障。

与流动性质押代币（Liquid Staking Tokens, LSTs）不同，YBTC 确保锁定的 BTC 完全无法被任何一方访问，从而进一步强化了其安全模型，消除了与中心化托管相关的风险。这一独特特性使得 YBTC 成为一种可编程的 Bitcoin，能够作为多种去中心化金融应用（包括收益农业、借贷以及其他 DeFi 协议）的基础资产。此外，在 Bitlayer Rollup 上，YBTC 被设计为一种原生的收益资产，使用户在保持 Bitcoin 持有安全性和稳定性的同时，能够解锁更多的价值。

通过将 Bitcoin 无与伦比的安全性与可编程环境的灵活性相结合，YBTC 充分展现了 Finality Bridge 在塑造 Bitcoin 在去中心化金融未来角色方面的变革潜力。

Finality Bridge 的工作原理

Finality Bridge 通过精心设计的协议运行，该协议定义了参与者之间的交互以及两个关键智能合约的功能——一个部署在 Bitcoin 网络上，另一个部署在目标链（如 Bitlayer Rollup）上。这种架构利用最小化信任的框架，在确保安全性的同时实现了 Bitcoin 向可编程环境的安全转移。

协议角色与参与者

协议依赖于一组不同的角色，每个角色都为桥接的顺利运行做出贡献：

• Peg-in 用户：Bitcoin 持有者，他们将 BTC 锁定在 Bitcoin 上的 Bridge Contract A 中，并在目标链上的 Bridge Contract B 中铸造 YBTC。每个桥接实例仅涉及一个 peg-in 用户。
• Peg-out 用户：YBTC 持有者，他们在 Bridge Contract B 中销毁其代币，以从 Bridge Contract A 中提取等值的 BTC。peg-out 用户的数量与 Bridge Contract A 中资金的退出次数相对应。
• Broker（中间人）：一种提供短期流动性的中间角色，用于满足 peg-out 请求。Brokers 预先向 peg-out 用户支付所需资金，并随后从 Bridge Contract A 中取回等值的 BTC，同时收取服务费用。
• Vigilante（挑战者）：监控链上活动以发现欺诈行为（如无效的资金取回请求）的参与者，并在必要时发起挑战以维护协议的完整性。

除了这些参与者，协议还依赖于两个关键的智能合约：

• Bridge Contract A：部署在 Bitcoin 上，作为每个桥接实例的最小化信任资金托管人。
• Bridge Contract B：部署在目标链（如 Bitlayer Rollup）上，用于管理铸造的 YBTC 代币。

Bitcoin 上的 Bridge Contract A

Bridge Contract A 是 Finality Bridge 最小化信任安全模型的核心，部署在 Bitcoin 上。该合约基于 BitVM 智能合约框架 构建，并非单一的整体合约，而是为每个新桥接实例按需创建的一组独立合约实例。

BitVM 框架为桥接协议提供了以下优势：

• 受控部署：Peg-in 用户仅在确认正确的智能合约实例已生成并发布后才存入资金。如果没有存款发生，则无任何一方面临风险。
• 明确的退出路径：交易图定义了锁定资金的所有可能退出路径，确保未经授权的提款不可能发生。
• 最小化信任假设：框架基于一个原则，即只要有一个参与者删除其私钥，就可以阻止恶意行为（如资金盗窃）。

通过利用这些特性，Bridge Contract A 确保资金由智能合约本身保护，而无需依赖传统的托管人。

桥接实例与生命周期

每个 peg-in 请求都会触发一个新的 桥接实例 的创建，用于管理锁定资金的生命周期。其过程如下：

1. 创建：桥接实例开始时，参与者共同提议并共同签署一个交易图，该图定义了所有可能的资金退出路径。一旦签署的交易图被发布，BitVM 智能合约即被认为已部署。
2. 激活：当 peg-in 资金被锁定在 Bridge Contract A 中时，桥接实例从 inactive 状态转变为 active 状态。
3. 完成：当所有锁定资金被归还到 Bitcoin 时，桥接实例进入 finished 状态。

这种模块化方法确保每个桥接实例独立运行，具有其自己的参与者和交易图，同时保持整体的最小化信任安全模型。

动态参与管理与 Broker 的角色

在设计 Bridge Contract A 时，一个关键挑战是管理 peg-out 请求的动态性和不可预测性。由于在合约创建时无法预知 peg-out 用户的身份，交易图必须预先签署所有可能的退出路径，包括每个潜在提款的受益人和金额。这种方法虽然提供了灵活性，但也引入了一个显著限制：只有预定义的用户集合才能接收退出资金。

为了解决这一问题，协议引入了 Broker（中间人），作为流动性提供者。Broker 通过向 peg-out 用户预先支付所需资金，并随后从 Bridge Contract A 中取回等值的 BTC 来满足 peg-out 请求。这种 预付与取回机制 将操作复杂性转移到 Broker 身上，而 Broker 则通过收取费用来弥补其成本和风险。作为中间人，Broker 确保了协议的顺畅运行，同时保持了其最小化信任的设计。

预签名委员会与智能合约托管

为每个桥接实例创建 BitVM 智能合约的过程涉及一个 预签名委员会，其中包括 peg-in 用户、Broker 和从更大池中选出的中立成员组。该委员会在确保锁定资金安全方面发挥了关键作用：

• 交易图签署：委员会共同签署交易图，定义资金的所有可能退出路径。
• 多签钱包创建：委员会生成一个 N-of-N 多签钱包，作为锁定资金的托管人。资金被转移到该钱包中，而 BitVM 框架的最小化信任特性确保，只要至少有一个成员删除其私钥，就可以防止委员会成员之间的串通。

为了进一步增强安全性，预签名委员会的大小  在所有桥接实例中保持标准化，确保资金的可替代性，并避免任何单个实例成为系统的薄弱点。

欺诈证明与取回流程

欺诈证明在维护取回流程的完整性方面至关重要，Broker 用于从 Bridge Contract A 恢复资金的取回流程专门设计为防止无效的取回请求，同时将链上开销最小化：

1. 取回请求：Broker 提交取回请求，通过 Reclaim Checker（取回验证器） 验证请求的有效性（例如，peg-out 用户是否销毁了对应的 YBTC，以及 Broker 是否预付了正确的 BTC 数额）。
2. 挑战期：如果在指定时间内没有提出挑战，取回请求即被批准，Broker 从 Bridge Contract A 中取回资金。
3. 欺诈证明：在发生争议时，挑战者可以通过证明 Broker 的取回请求无效来发起欺诈证明。这通过使用 Groth16 验证器的分块实现完成，使得争议能够在 Bitcoin 的有限脚本环境中得到解决。

通过利用欺诈证明，协议确保无效的取回请求被识别并拒绝，而在欺诈行为被证明的情况下，Broker 将丧失其质押资金。

端到端操作流程

Finality Bridge 通过一套结构化的操作序列，在 Bitcoin 和目标链之间实现无缝交互。这些操作涵盖了 peg-in、peg-out 和取回流程，旨在维护协议的最小化信任原则，同时确保所有参与者的安全性、效率和透明性。以下将详细探讨这些流程，突出它们的复杂工作机制及保障其完整性的设计。

Peg-in：将 BTC 锁定到 Bridge Contract A

Peg-in 流程从预签名委员会协作生成一个 BitVM 智能合约开始，同时共同建立一个 N-of-N 多签钱包，作为锁定 BTC 的托管人。这个多签钱包是系统最小化信任设计的关键组成部分，它确保资金免受委员会成员串通的威胁。协议的安全性由以下原则支撑：只要至少有一名委员会成员删除其私钥，其他成员就无法操纵资金或篡改合约。

在转移 BTC 之前，peg-in 用户必须验证 BitVM 智能合约的正确性，并确保其与商定的交易图一致。一旦确认合约有效，peg-in 用户将其资金存入多签钱包，从而将其锁定在桥接合约内。这一操作激活桥接实例，将其从 inactive 状态转变为 active 状态，并标志着锁定资金生命周期的开始。协议的最小化信任特性确保用户的资金在整个操作中得到保护，仅依赖于 BitVM 框架的分布式加密保障。

Peg-out：满足提取请求

Peg-out 流程允许用户从 Bitcoin 网络中的 Bridge Contract A 提取 BTC。由于其依赖 Broker 提供短期流动性，因此该流程增加了一层操作复杂性，但通过以下步骤确保了流程的高效性：

1. 用户发起请求：Peg-out 用户通过在目标链上的 Bridge Contract B 中销毁一定数量的 YBTC，表明其希望从 Bitcoin 网络中提取相应数量的 BTC。

2. 部分签名交易：在销毁 YBTC 后，peg-out 用户部分签署一个 Bitcoin 交易，代表其提取请求，并将其广播到网络中。该交易充当资金提取的声明，等待 Broker 来完成。

3. Broker 验证请求：Broker 接收到 peg-out 请求后，通过验证两个关键条件来确认其合法性：

   • Peg-out 用户是否在目标链上销毁了指定数量的 YBTC。
   • 请求是否尚未被其他 Broker 完成，从而防止双花问题。

在确认请求合法后，Broker 直接在 Bitcoin 网络上向 peg-out 用户支付所需的 BTC。这一直接操作确保用户能够及时收到资金，同时 Broker 承担了稍后从 Bridge Contract A 中取回等值 BTC 的责任。通过依赖 Broker 来促进这一过程，协议不仅解决了 peg-out 用户参与的不可预测性，还通过将操作复杂性转移到流动性提供者身上简化了整体流程。

Reclaim：乐观取回流程

Reclaim 流程允许 Broker 恢复其在 peg-out 操作中预付的 BTC。该流程设计为一种乐观机制，利用协议的最小化信任特性，同时加入了防止欺诈性取回请求的保障措施。其工作流程如下：

1. 提交取回请求：Broker 通过在 Bitcoin 网络上提交一个 KICKOFF 交易来启动取回流程。该交易作为正式的取回请求，并包含 Broker 对 Reclaim Checker（取回验证器）结果的承诺。Reclaim Checker 验证请求的有效性，例如：

   • Peg-out 用户是否销毁了相应的 YBTC。
   • Broker 是否预付了正确数量的 BTC。

2. 挑战期：如果在预定义的争议窗口期（通常为一周）内没有提出任何挑战，取回请求即被批准，Broker 从 Bridge Contract A 中取回资金。每一次成功的取回都会消耗桥接实例交易图中的一个退出路径。然而，如果桥接实例中的所有资金已被提取，任何剩余的未使用退出路径（取回子图）将被作废，进一步取回操作将变得不可能。

3. 争议解决：在出现争议的情况下，挑战者可以通过提供证据证明 Broker 的取回请求无效来触发链上争议解决流程。例如，挑战者可以证明：

   • Peg-out 用户未销毁所声称的 YBTC。
   • Broker 未预付相应的 BTC。

争议解决流程是维护取回机制完整性的核心。如果挑战者成功证明取回请求无效，则请求被拒绝，Bridge Contract A 中的资金不会被释放。此外，Broker 将丧失其质押资金，从而强化协议对欺诈行为的威慑力。相反，如果 Broker 的取回请求被确认有效，资金将被释放，取回流程结束。

操作的整体性

Peg-in、peg-out 和 reclaim 这三个流程共同构成了 Finality Bridge 的操作框架。每一步都经过精心设计，确保系统在面对动态和不可预测的用户行为时仍然保持安全、最小化信任和高效。通过这些流程，Finality Bridge 实现了 Bitcoin 和目标链之间的安全交互，同时为用户和流动性提供者提供了透明和可靠的操作体验。

结语

Finality Bridge 代表了 Bitcoin 桥接技术的重要进步，提供了一种最小化信任、安全且高效的框架，用于在 Bitcoin 和可编程环境之间实现互操作性。通过利用创新的 BitVM 智能合约框架，该协议消除了对传统托管人的依赖，而是借助密码学保障和去中心化机制来保护用户资金。通过精心设计的 peg-in、peg-out 和 reclaim 流程，Finality Bridge 不仅确保了资产的无缝转移，还引入了一个强大的争议解决和欺诈防范系统。

随着 Bitcoin 生态系统的不断发展，Finality Bridge 彰显了将 Bitcoin 内在安全性与前沿密码学进展相结合所释放的潜力。它为更多无信任且可扩展的解决方案铺平了道路，在保持去中心化和透明性原则的同时，弥合了 Bitcoin 与更广泛区块链生态系统之间的鸿沟。

<!--EndFragment-->