一文读懂去中心化金融在比特币上的实现路径
去中心化金融（defi）的说法在许多加密投资者和爱好者那里已经相当流行了。DeFi 建立在这样一个承诺之上：当中介机构的角色被缩减或完全取消时，一些关键的金融服务将变得更廉价、更高效。从理论上讲，它还使在线金融服务更具包容性，因为它超越了诸如地理边界或司法管辖区这类人为的障碍。
通过允许我们将金融交互的规则和结果编码到无需许可区块链中，DeFi 产品和协议成为了可能。因此，几乎所有当前的 DeFi 项目都在以太坊上开发，以期利用以太坊的智能合约功能，这并不奇怪。
然而，比特币仍然是世界上最具流动性、最为人们所熟知、最为去中心化的加密货币（在撰写本文之时，比特币的主导地位超过了 60%）。这显然使比特币成为金融产品的有力竞争对手，而金融产品可以从无需信任和去中心化中获益。然而，不仅仅因为它是显而易见的，就认为实施起来很容易。
比特币粉丝想要不惜一切代价保持比特币的「硬度」，并且不愿意以任何理由从根本上改变比特币的货币政策，不管那是否跟 DeFi 有关。尽管存在像 RSK 这样的侧链解决方案，但不可能在比特币协议中添加智能合约功能来实现 DeFi 产品。
但这并不意味着比特币 DeFi 永远不会发生。
许多个人和团队都努力在不改变比特币当前结构的情况下，在从中心化到近乎完全去中心化的金融产品中使用比特币。
在本文中，我将讨论如何使比特币 DeFi 成为可能。本文解释了不同的技术方法，以及它们所针对的不同用例。
首先，DeFi 是什么意思？
可以在没有*权力、或者在控制金融产品的机制于不同实体之间去中心化的情况下所执行的金融产品服务，总称为「去中心化金融」。DeFi 产品包括去中心化贷款、去中心化交易所、去中心化衍生品，甚至去中心化稳定币的发行。许多人认为，去中心化支付本身就是 DeFi 产品。我赞同这个论点。在这方面，BTC 是大多数商家采用的加密货币。像 BTCPay Server 这样的服务甚至允许商家在没有第三方支付处理器的情况下直接接收 BTC。
因此，本文主要探讨的是比特币如何在去中心化支付之外扩展其 DeFi 的足迹。
比特币中心化金融产品概述
在深入探讨关于比特币的 DeFi 途径之前，让我们先从目前使用比特币的一些「中心化」金融服务开始。一旦 DeFi 能够在比特币上有效执行，这些将成为去中心化的主要目标。
比特币贷款
建立在比特币基础上的最受欢迎的金融服务之一是贷款。我们可以把这个领域的公司分成两类。首先是允许投资者借入比特币和其他加密货币用于交易或做市的公司；在这个领域最有名的公司是 Genesis Capital。据报道，Genesis Capital 在 2018 年处理了 11 亿美元的加密贷款，其中 75% 的贷款形式 为 BTC。
另一类贷款业务是像 BlockFi 和 Unchained Capital 这类提供 BTC 担保贷款的公司。为了防范抵押品价值的波动，这些公司只发放贷款与价值比在 20-50% 的超额抵押贷款。
保证金贷款
保证金贷款是用于杠杆交易的抵押贷款的一种特殊情况。在这种情况下，借入资金不得离开贷款平台。如果交易损失等于或低于抵押品价值，保证金头寸将被清算，以将资金返还给贷款人。BitMEX、Kraken、Bitfinex 和 Poloniex 等交易所是保证金交易领域的主要参与者。然而，由于监管的不确定性，这些产品中的大多数都不适合美国客户。
稳定币
对于那些希望从市场波动中获益，但又希望在持有非活跃头寸时保持稳定价值的交易员来说，能够以较低费用轻松转让的稳定资产一直让他们特别感兴趣。Tether (USDT) 是最早提出解决这个问题的稳定币之一。它最初建立在比特币上，使用 OmniLayer 协议。OmniLayer 利用比特币交易的操作码空间创建和转移资产。
USDT 是作为与美元挂钩的稳定货币创建的，承诺只有当相应的美元存款贷给 Tether 公司时才会铸造 USDT 代币，当 USDT 代币被赎回为美元时则被烧毁。虽然 Tether 可以以去中心化的形式进行交易，但它在两个最重要的方面保持着中心化，那就是储备和控制。Tether 公司持有并控制其银行账户中发行的 USDT 代币的所有美元储备，这令他们经常面临法律阻力。
最近，Tether 开始通过在以太坊和 EOS 等其他区块链上发行 USDT，以减少其对比特币网络的依赖，这些区块链一直在从比特币区块链攫取活跃度。
与比特币相关的去中心化金融
现在让我们看看 DeFi 产品如何与比特币一起使用，并列出该领域的一些用例和项目。可能的用例包括去中心化交易所 (DEXs)、去中心化贷款、去中心化稳定币和去中心化衍生品。
实现比特币 DeFi 的技术途径包括：
1. 使用比特币当前的功能，如哈希时间锁定合约 (HTLCs)，方便直接跨链原子互换，与其他加密货币建立去中心化的交易所。
2. 比特币的联合性侧链服务，比如 Blockstream 的 Liquid。这些侧链使用比特币区块链的双向挂钩，并允许在各种金融活动中使用挂钩 BTC。
3. 在以太坊或 Cosmos 等协议中使用比特币与 DeFi 产品进行交互。
4. 使用基于比特币协议之上的协议层，如 OmniLayer 或闪电网络。
这些技术在功能和它们能够支持的 DeFi 应用程序范围上有所不同。此外，大多数这些技术都在开发中。在下面，我们将探讨这些技术及其目标用例。
为去中心化交易所进行跨链互换
去中心化交易所的简单前提是执行比特币与法定货币、或比特币与其他加密货币之间的交易，同时你自己保管你的代币，直到交易最终完成。换句话说，在交易时并不需要将你宝贵的比特币存入某个中心化的交易所钱包，进而承担交易所安全风险。
虽然此类交易可以使用 LocalBitcoins 或 OpenBazaar 等平台进行，但这些平台只适用于偶尔进行的缓慢交易，不适合需实现高效价格发现的快速或高频交易。对于高频交易，需要一个中心化的订单簿以及相应的快速结算交易的能力。
实际上，建立一个真正去中心化的交易所是 DeFi 所面临的最艰难的挑战之一。只要你用中心化服务器来保存甚至显示订单，那就等于说你还是有中心化的组件。然而，我们这里的重点主要是在交易结算前保管代币。在这个领域，我们相信少数公司正在开发实现这一目标所需的技术。我们认为，目前取得领先优势的是 Arwen 和 Summa。
Arwen 使用链上无信任托管和跨链原子交换的理念，可以非托管访问中心化交易所的订单簿。从这个意义上说，有可能在中心化的订单簿上高效进行交易，同时保持对资产的托管，直到交易执行为止。目前，该产品只支持使用与比特币相同代码库的加密货币，如莱特币 (Litecoin) 和比特币现金 (Bitcoin Cash)。他们正在致力于实现比特币与以太坊和 ERC-20 代币之间的跨链原子交换。Arwen 目前可以在 Kucoin 交易所上使用（测试版）。
Summa 发明了无状态 SPV 技术，为比特币和其他区块链提供无需信任的金融服务。无状态 SPV 允许使用以太坊智能合约验证比特币交易，令使用比特币执行广泛的金融交易成为可能。利用这项技术，Summa 的团队进行了一场用比特币竞拍以太坊发行的代币的拍卖活动。该团队正在研究比特币、以太坊和 ERC-20 代币之间的通用跨链交换。
使用联合侧链的比特币 DeFi
比特币侧链是 Blockstream 在 2014 年提出的一个概念，其想法是在不改变协议底层的情况下，引入比特币的新功能。从那时起，这个概念有了显著的发展。简单来说，侧链是用少量验证者（称为联盟）创建一个单独的链，并在该链中使用一种通过双向挂钩与 BTC 挂钩的代币。联合侧链的好处包括加快交易确认速度，以及实现可能存在争议的功能，如机密交易、其他资产或智能合约的代币化。侧链的主要缺点则在于需要信任一个小型联合体来运行侧链并予以维护。如果出于某种原因，侧链验证者决定放弃链，那么使用侧链就有赔钱的风险。在这种情况下，挂钩资产将陷入困境，无法以 BTC 形式赎回。
RSK 是一个致力于为比特币带来智能合约功能的著名侧链。它支持 Solidity 智能合约，这就简化了将以太坊 DeFi 协议迁移到 RSK 的难度。除了 RSK，Blockstream 还在 2018 年推出了商业化的 Liquid 侧链产品。Blockstream 最初关注的是资产代币化和更快的交易，但这个概念可以扩展到支持 DeFi 应用程序。
使用比特币层的去中心化衍生品
实现比特币 DeFi 产品的第三种方法是利用构建在比特币之上的中间层，如闪电网络或 OnmiLayer。由于闪电网络是一个相对较新的比特币发展，使用闪电网络构建复杂的 DeFi 产品仍属于研究课题。最值得注意的是谨慎日志合约 (Discreet Log Contract)，本文最后将详细讨论这些合约。
另一个选项是使用 OmniLayer。这方面一个有趣的项目是 Tradelayer，它试图在比特币上实现去中心化的衍生品市场。该项目旨在扩展 OmniLayer 协议的多重签名通道，允许使用比特币或比特币上发行的其他代币作为对等衍生品交易的抵押品。一种可能的情况是，交易员将资金抵押给多个签名地址，并共同签署交易和交易更新，以结算衍生品交易。从这个意义上说，用户可以在本地使用杠杆，并通过共同签署交易事务来快速执行。另一个使用相同方法的可能用例是使用比特币作为抵押品发行稳定币，类似于拿以太币作为担保，在 MakerDao 上发行 DAI。
利用外部帮助实现的比特币 DeFi
在以太坊上「包裹」BTC
在 DeFi 中使用比特币的另一种完全不同的方法是利用其他网络，如以太坊或 Cosmos。由于大多数 DeFi 项目现在都在以太坊上运作，因此尝试在以太坊上使用 BTC 似乎是合乎逻辑的。最简单的想法是发行一个 BTC 支持的 ERC20 代币 (WBTC)，它可以在任何以太坊 DEX 上交易，也可以用于各种以太坊 DeFi 项目。用于生成 WBTC 的 BTC 被保存在项目托管提供商维护的多个钱包中。
截至 2019 年 7 月初，仅铸造了约 540 个 WBTC，只占 BTC 循环供应量的一小部分。
虽然 WBTC 可能有助于在 DeFi 中使用 BTC，但它也存在一些重要的缺点。首先也是最重要的一点是交易对手风险。用于担保 WBTC 的 BTC 是被中心化的机构维护的，而它可能会遭到黑客攻击。其次，引入中间实体来托管资产（BTC）在一定程度上扼杀了 DeFi 运动的要义。最后，要在 DeFi 中使用 BTC/WBTC，用户必须以 ETH 的形式付费，这是很多比特币粉丝不愿意做的事情。
Cosmos Zone
像 Cosmos 这样的互操作性区块链项目为将 DeFi 引入比特币等资产提供了新的机会。例如，Cosmos 协议定义了一个挂钩分区，在这里，在 Cosmos 上发行的资产可以与比特币等其他区块链资产挂钩。
在这些 Cosmos Zone 中，可以将智能合约功能添加到挂钩的资产中，并从更快的确定性中获益。这种方法得到了一些铁杆比特币支持者的支持，比如 Eric Meltzer。原因很明确：在这种方法下，比特币仍将是支付费用和使用挂钩分区的本地货币。比特币粉丝可以将他们挂钩的比特币投入该 Cosmos Zone，处理该区域的交易，并收取该区域的费用。从这个意义上说，比特币将从这项新技术中受益，而无需依赖其他资产。这与 WBTC 形成了鲜明的对比，后者要求使用 ETH 支付费用或与 DeFi 协议交互。
值得一提的是，将 Cosmos Zone 应用于比特币 DeFi 尚在开发中，目前有很多隐形项目正在建设中。目前还不清楚比特币与 Cosmos 之间的双向挂钩机制将如何运作。Cosmos 区块链间通信 (IBC) 的实现还没有最终完成。如果双向挂钩需要像 WBTC 这样的托管服务，或者要由一些验证者（如联合侧链）来执行挂钩，Cosmos 上的比特币区所能提供的解决方案跟其他方案并不会有多大区别。
除了为比特币构建这样的系统的项目之外，我们还看到很多人对利用 Cosmos 将 DeFi 引入其他资产颇感兴趣，比如 Kava Labs。如果这些努力被认为是成功的，那么在 DeFi 中使用比特币的障碍将大大减少。在这方面的成功能够吸引足够的流动资金进入挂钩分区，并通过吸引足够多的验证者来维持合理的去中心化。
扩展比特币 DeFi 功能的相关研究
默克尔化抽象语法树 (MAST)
目前比特币通过脚本语言具有有限的智能合约功能。脚本不是一个图灵完备的语言，这意味着它不能用来描述一般的程序。但是，它仍然可以用来实现一些智能合约功能。这是通过 Pay to Script Hash (P2SH) 和 Segwit 地址完成的，在这些地址中，除非满足某些条件（通过脚本程序定义），否则不能使用事务。这种方法的问题在于，具有多个条件的复杂事务将过于庞大，使得它们的使用成本过高。基于这些原因，有人提议在比特币中实现默克尔抽象语法树 (MAST)。MAST 只是 P2SH 功能的一个扩展，它将使利用复杂条件进行比特币交易变得更便宜易行。
MAST 显而易见的好处，在于通过节省区块空间提高了比特币的可伸缩性，而不那么明显的好处是它可以支持一些比特币 DeFi 用例。例如，如果我们假设可以实现去中心化的价格供给预言机，MAST 可以令使用 BTC 作为抵押品进行去中心化贷款，甚至去中心化稳定币发行成为可能。
下图显示了使用 MAST 的去中心化贷款场景的可能决策树。贷款结算的各种条件可以编码到赎回脚本中，并散列到 MAST 地址中。MAST 地址可以保证贷款的公平执行，如果借款人没有按时偿还贷款，或者如果抵押品价值低于贷款价值加上利息，贷款人将获得贷款抵押品。
麻省理工学院数字货币倡议 (DCI) 的 Tadge Dryja 提出了谨慎日志合约(DLCs)，这是另一个可以扩展比特币 DeFi 功能的研究想法。
DLC 的一个简单解释是，它是双方创建期货合约的一种方式，即对资产的未来价格进行押注。DLC 要求双方选择一个预言机（或多个预言机），在创建合约之前公开广播资产价格。在合同结算时，双方任何一方均可使用预言机公开播出的已签署信息进行合同结算并主张收益。
DLC 利用 Schnorr 签名对预言机隐藏合同细节，这就保证了预言机不能操纵合同的输出。由于 DLSs 技术与闪电网络技术相似，因此可以将 DLCs 与闪电网络通道集成在一起。
结论
自 2018 年初以来，DeFi 协议已经引起了广泛关注。尽管以太坊被认为是 DeFi 运动的主要协议，但开发人员和投资者一直在关注比特币作为最具流动性的加密货币在 DeFi 中所能发挥的巨大潜力。这种浓厚的兴趣促使许多开发团队试图找出实现它的最佳方法。
虽然这将在比特币和以太坊以及各种新的智能合约平台之间带来更多竞争，但为了鼓励进步、实现公共去中心化金融体系的愿景，这样的竞争又是必需的。