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梅林链安全架构深度解析:打造比特币Layer2领域的安全堡垒

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在比特币生态的快速发展和即将到来的减半事件中,比特币二层解决方案的扩展性、效率和可用性成为了市场热点。Merlin Chain 以其创新技术方案在比特币 Layer2 领域引起广泛关注。

Merlin Chain 自主网启动 30 天内,其总锁定价值达到惊人的 35 亿美元,吸引超过 200 个项目。生态项目带动了大量资金流入和比特币网络交易量增加,如何确保资金的安全,成为了所有用户关注的焦点;本文深入探讨 Merlin Chain 如何做好链上安全保障。

Merlin Chain 计划将使比特币网络成为其终极结算层。在这个设计中,所有原始数据都存储在预言机网络中,而相应的状态根则存储在比特币网络上。用户可以随时检索 Merlin Chain 上的所有聚合交易,并使用记录在比特币上的零知识证明(zk proofs)来验证它们的真实性。

Merlin Chain 采用了一种专为零知识证明设计的欺诈证明机制,为比特币提供了最终的确认。这一过程得到了比特币强大的工作量证明(POW)算法的支持,确保了 Merlin ChainRollup 的安全性。

在这个体系中,比特币网络不仅作为价值存储的强大后盾,还充当了验证和确保 Merlin Chain 数据完整性的关键角色。由于比特币网络的高安全性和去中心化特性,它为 Merlin Chain 上的交易提供了额外的安全保障层。这种安排确保了 Merlin Chain 在实现高效率的同时,也不牺牲安全性。

通过将零知识证明和状态根嵌入比特币网络,Merlin Chain 能够利用比特币的安全性和不变性,从而在确保交易快速和成本低廉的同时,还提供了高度的安全保障。这种结合使用比特币作为最终审计和验证层的方法,在增强链上安全性的同时,还拓宽了 Merlin Chain 的应用场景,为用户提供了一个更加可信和安全的区块链环境。

去中心化预言机

Merlin Chain 使用了一种去中心化的预言机网络和第二层(L2)架构,旨在提高交易效率并确保安全性。在这个架构中,排序节点负责收集和批处理交易,并通过 zkEVM 技术生成压缩的交易数据、ZK 状态根和证明。随后,预言机网络汇总这些 L2 数据,并将其上传至比特币主网的 taproot,从而使整个网络的用户都可以公开访问这些数据。

Merlin Chain 的工作流程主要包括:ZK L2 收集和批处理交易,同时生成证明;将原始交易数据、默克尔树、比特币状态和其他数据集合形成联合证明,并与预言机网络同步。收到这些 L2 数据后,预言机网络执行电路编译,将压缩数据和承诺上传至比特币主网的 taproot。

在 Merlin Chain 中,预言机节点扮演着至关重要的角色。它们不仅负责验证 Merlin Chain 中的零知识证明,还负责将 L2 数据上传至比特币主网的 taproot。预言机节点在此过程中具体职责包括:编译 L2 数据、执行电路编译操作、上传至比特币主网、批量验证和散列传输、生成签名并提交,以及参与比特币阈值签名验证和 ZKP 最终结算。

多样化质押系统

Merlin Chain 引入了多代币质押系统,通过质押机制来维护网络安全、激励参与者、确保去中心化。用户通过质押不同的加密资产来获得预言机节点资格,或者代理质押到现有的预言机节点,从而参与 Merlin Chain 的治理和数据验证过程。

系统支持质押 BTC、MERL 和其他主流 BRC20 资产,以满足不同用户的需求和风险偏好。系统会根据每个资产的市值和流动性动态调整质押权重,甚至小额投资者也可能有机会成为预言机节点。此外,系统将定期根据资产的波动性和市场表现调整质押权重,以确保奖励分配的公平和合理性。

Merlin Chain 的质押机制不仅允许用户直接质押资产成为预言机节点,还提供了灵活的代理质押选项,使用户能够选择将资产托管给现有且信誉良好的预言机节点。通过代理质押机制,Merlin Chain 进一步丰富了其质押系统,使更多用户能够轻松参与区块链的维护和治理。

为了保护用户的质押资产,系统采用了多重签名和冷储存技术,确保资产的安全。所有的质押和奖励分配过程都是公开透明的,用户可以随时检查自己的质押状态和预期收益。此外,智能合约的使用进一步提高了系统的可信度和自动化。

预言机节点的质押奖励主要由区块奖励和交易费组成。区块奖励是按一定通胀率发放的 Merl 代币,根据节点的质押权重和网络表现进行分配。交易费是 BTC 代币,从 Merlin Chain 中的每笔交易中提取一定比例的交易费。奖励将根据质押资产的类型和数量进行分配。

为了确保奖励分配的公平性,Merlin Chain 将采用基于市值和质押量的加权平均算法。这种算法会考虑不同资产的市值和流动性,以及每个预言机节点的质押量,以计算每个节点应获得的奖励。

此外,Merlin Chain 还将使用 Celestia 作为数据可用性层,以确保区块数据被可证明地发布,任何人都可以知道并存储 Merlin Chain 的状态。Celestia 的引入使得任何人都可以访问历史数据,以便新的 Rollup 节点通过重放历史区块来重建最新状态。数据一旦在 Celestia 上发布并确保可用,Rollups 和应用程序就负责存储其历史数据。具体来说,节点在接收到添加到链上的新区块时,将验证数据可用性,尝试下载新区块的所有交易数据以验证可用性。如果节点可以下载所有交易数据,则成功验证了数据可用性,证明区块数据确实已发布到网络。

Merlin Chain 通过排序节点和预言机网络的协作,实现了交易和数据的处理、验证和存储,并通过 ZKP 最终完成结算和更新 L2 链的状态,同时兼顾安全性和去中心化。

链上防欺诈机制

Merlin Chain 的未来升级计划包括引入一种比特币链上欺诈证明机制,以解决当前无法在比特币主网上直接验证零知识证明的问题。由于比特币网络的图灵不完整性,传统的在一层区块链网络上验证零知识证明的方法对于比特币来说是不可行的。为了解决这个挑战,Merlin Chain 通过利用 Taproot 将聚合的零知识证明和 Rollup 数据写入比特币主网,确保 ZK-Rollup 数据在比特币上被锚定且防篡改。

未来的升级将通过比特币链上欺诈证明机制来确保去中心化预言机网络提交的数据和 ZKP 的正确性。在这个机制中,预言机网络中的节点必须事先在比特币网络上质押 BTC,为比特币链上挑战机制打下基础。用户可以基于比特币主网上的压缩交易数据、ZK 状态根和 ZK 证明来发起对 ZK-Rollup 的挑战。如果挑战证明数据和证明之间存在不一致性,用户可以索取事先在比特币主网上质押的资产,而 ZK-Rollup 将回滚到最后一个经过验证的状态。

Merlin Chain 采用的比特币链上欺诈证明机制与 Optimistic Rollup 不同,比特币主网不再为整个交易量进行欺诈证明,而是专注于验证 ZK 状态根和 ZK 证明的安全性。

此机制中包括两种角色:证明者和验证者。证明者将程序编译成一个庞大的二进制电路,并将该电路提交到带有每个逻辑门的叶脚本的 Taproot 地址。证明者和验证者预先签署一系列交易,以启用两者之间的挑战-响应机制。在这种形式下,去中心化的预言机网络首先在链下发布和存储所有 Rollup 数据,只有承诺在链上存储。

任何可计算的函数都可以表示为布尔电路,而 NAND 门(非与门)是一种可以组合任何布尔函数的通用逻辑门。在脚本语言中,通过两个 BVC 实现 NAND 门,一个用于验证的脚本如下所示。

通过结合一系列 NAND 门,可以表达任何电路,每一步都在 Taproot 叶节点下提交,并最终合并到同一个 Taproot 地址,允许证明者执行电路中的任何门。为了执行一个门,证明者需要打开相应的 NAND 门并设置输入和输出位值。链下的二进制电路结构可能非常庞大,但由于 Taproot 的特性,它在链上占用的空间非常小。

Merlin Chain 借鉴了 BitVM 的概念,将复杂程序的执行放在链下,然后将关键证据放在链上。它设计了最简单的「电路单元」,并利用 Taproot 的组合能力将这些单元组合起来,实现了在比特币区块链上实现任何可执行函数的能力。大多数发生在第二层的交易不需要在 BTC 链上重新验证。然而,对于任何有争议的数据段/操作码被挑战,它必须在第一层上重放。如果检测结论是提案者之前发布的数据有问题,则提案者的质押资产将被削减;如果挑战者有问题,则挑战者的质押资产将被削减。如果证明者长时间不响应挑战,也可以被削减。

Merlin Chain 通过其先进的技术架构和安全机制,在提升比特币 Layer2 解决方案的效率和可用性的同时,保障了网络和资金的安全。随着未来升级的实施,Merlin Chain 有望进一步强化其在比特币 Layer2 领域的领导地位,为用户提供一个更加安全、高效的区块链体验。

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