Bitlayer Research：OP-DLC 2大道至简

原文标题：《Bitlayer Core Technology: DLC and Its Optimization Considerations》

原文作者：mutourend & lynndell, Bitlayer Research Group

1.引言

Discreet Log Contract (DLC) 是由麻省理工学院的 Tadge Dryja 在 2018 年提出的一种基于预言机的合约执行框架。DLC 允许两方根据预定义的条件进行有条件支付。双方预先确定可能的结果并进行预签名，并在预言机签署结果时使用这些预签名来执行支付。因此，DLC 在保证比特币存款安全的同时，实现了新的去中心化金融应用。

上一篇文章《DLC 原理解析及其优化思考》总结了 DLC 在隐私保护、复杂合约、资产风险低等方面的优势，也分析了 DLC 存在密钥风险、去中心化信任风险、串谋风险等问题，并将去中心化预言机、门限签名、乐观挑战机制等引入 DLC，解决其应面临的各种问题。由于 DLC 中涉及预言机、Alice 和 Bob 三个参与方，不同参与方之间串谋攻击穷举是相对复杂的，导致预防策略也是相对复杂度的。复杂的防御策略不是完美的，不符合大道至简，缺少简洁美。

在比特币中，任意参与方的任意行为均需要通过 UTXO 实现。因此，使用共识机制确保 UTXO 正确，则能够抵抗任意攻击。类似，在 DLC 中，任意参与方的任意行为均需要通过 CET（Contract ution Transaction）实现。因此，使用乐观挑战机制确保 CET 正确，则能够抵抗任意攻击。具体而言，预言机质押2B TC 后，则能够签署 CET。在 CET 中添加乐观挑战机制。如果 CET 不被挑战，或成功应对挑战，则 CET 正确，能够完成结算，预言机解除质押且获得手续费；如果 Oracle 试图作恶，则任何人都可成功挑战，该 CET 将无法结算，预言机损失质押金且该预言机无法再对同一 CET 签名。符合大道至简，具有简洁美。

2.DLC 原理

Alice 和 Bob 签署对赌协议：投注第ξ个区块的哈希值是奇数或偶数。如果是奇数，则 Alice 赢得游戏，可提取资产；如果是偶数，则 Bob 赢得游戏，可提取资产。使用 DLC，通过预言机传递第ξ个区块信息构造条件签名使得正确的获胜方赢得所有资产。

椭圆曲线生成元为 G，阶为 q。预言机、Alice 和 Bob 各自的密钥对分别为(z, Z), (x, X), (y, Y)。

注资交易（链上）： Alice 和 Bob 一起创建一笔注资交易，各自将 10 BTC 锁在一个 2-of-2 的多签输出（一个公钥 X 属于 Alice，一个公钥 Y 属于 Bob）。

构建 CET（链下）：Alice 和 Bob 创建 CET 1 和 CET 2 ，用于花费注资交易。

预言机计算承诺 R = k · G，然后计算 S 和 S'

S := R - hash(OddNumber, R) · Z

S' := R - hash(EvenNumber, R) · Z

则 Alice 和 Bob 对应的新公钥如下：

PK^{Alice} := X + S

PK^{Bob} := Y + S'.

结算（链下->链上）：当第ξ个区块成功生成，则预言机根据该区块的哈希值，签署对应的 CET 1 或 CET 2 。

如果哈希为奇数，则预言机如下签署 s

s := k - hash(OddNumber, R) z

广播 CET 1 。

如果哈希为偶数，则预言机签署 s'

s' := k - hash(EvenNumber, R) z

广播 CET 2 。

提币（链上）：如果预言机广播 CET 1 ，则 Alice 可以计算出新私钥，并花费锁定的 20 个 BTC

sk^{Alice} = x + s

如果预言机广播 CET 2 ，则 Bob 可以计算出新私钥，并花费锁定的 20 个 BTC

sk^{Bob} = y + s'

Bitlayer 研究组发现：上述过程中，任意行为均需要通过 CET 实现。因此，仅需要使用乐观挑战机制确保 CET 正确，则能够抵抗任意攻击。错误的 CET 会被挑战，不被执行，而正确的 CET 会被执行。此外，预言机需要为恶意行为付出代价即可。

待挑战程序为 f(t)，则应该如下构建 CET

s = k - hash(f(t), R) z.

假设，真实情况为第ξ个区块的哈希值是奇数 odd，即 f(ξ) = OddNumber，预言机应该签署 CET 1

s := k - hash(OddNumber, R) z.

但是，预言机作恶，将函数值修改为 Even，签署了 CET 2 ：

s' := k - hash(EvenNumber, R) z.

因此，任意用户均可根据 f(ξ) ≠ OddNumber.挫败该恶意行为。

3.OP-DLC 2

OP-DLC 包括以下 5 个规定：

• 预言机由一个联盟组成，联盟中有 n 个参与方，任意成员之一均可签署 CET。质押2B TC，预言机才能发布签名赚手续费。如果某个成员作恶，则损失质押。其他成员可继续签署 CET，确保用户能够出金。Alice 和 Bob 也可成为预言机，可真正的做到只相信自己，信任最小化。
• 如果预言机作恶，修改结果，则必然导致 f 1(ξ) ≠ z 1, f 2(z 1) ≠ z 2 的情况出现。因此，任意参与方均可发起挑战，即进行 Disprove-CET 1 交易。
• 如果预言机诚实签署 CET，则任意参与方均不能发起有效的 Disprove 交易。1 周后，CET 可正确结算。此外，预言机获得 0.05 BTC 奖励，作为其质押的2B TC 1 周资金占用以及诚实签署 CET 的手续费。
• 任意参与方均能够对 Oracle_sign 发起挑战：

若 Oracle_sign 诚实，则无法发起 Disprove-CET 1 交易， 1 周后执行 CET 结算。此外，预言机质押解锁，并获得手续费；

若 Oracle_sign 不诚实，即任何人成功发起了 Disprove-CET 1 交易，成功花费了 connector A output，则该预言机的该签名无效，损失所质押的2B TC，且未来该预言机均不可再对该 DLC 合约发起相同结果的签名，因依赖该 connector A output 的 Settle-CET 1 将永久失效。

• OP-DLC 中的挑战是 Permissionless 的，即任意参与方均可监督 OP-DLC 内的合约是否正确执行。因此，实现了对预言机的信任最小化。与闪电网络相比，Alice 和 Bob 也可离线。因为预言机只有诚实签名才会结算 CET，而作恶的预言机会被被任何人挑战和惩罚。

优点：

• 对资产控制度高，只信任自己：Alice 和 Bob 均可以成为预言机，签署 CET。乐观挑战机制会挫败错误的 CET，所以无法作恶。因此，OP-DLC 可做到用户只相信自己。在 BitVM 中，用户需要作为 Operator，并必须参与后续所有的入金，才能做到只信任自己。如果用户作为 Operator 只参与 BitVM 单个 UTXO 入金，该 UTXO 可被任意其它(n-1)个 Operator 合法报销，则该用户未来的出金，将仍需信任其它 Operator 会垫付。BitVM Operator 的报销权限锁定在各单个入金 UTXO 上。
• 资金利用率高：若用户只信任自己，需要的资金量不一样。OP-DLC 中用户依赖自己出金，不需要用等量资金垫付；而 BitVM 中，用户需要等量资金垫付，然后报销。这带来了更大的资金压力。
• 能签字的预言机需在 OP-DLC 入金时确定，但用户自己也可成为预言机，可自己给自己签。

缺点：

• 出金时间需 1 周：本质上 OP-DLC 和 BitVM 的资金时间成本都是存在且等量的。OP-DLC 出金需经过挑战期才能拿到资金；如果 BitVM 依赖用户自己垫付，则等量垫付资金也需经过挑战期才能成功报销。如果 BitVM 依赖其它 Operator 垫付快速出金，则意味着需给 Operator 等量资金的资金时间成本作为手续费。
• 需要预签的签名数量增长较快，与 CET 数量呈线性关系。需要尽可能多的 CET，才能枚举所有的提币结果。

4.结论

OP-DLC 将乐观挑战机制引入到 CET 中，确保错误的 CET 不被结算，且相应的恶意预言机损失质押；确保正确的 CET 被执行，且预言机质押解锁并获得手续费。该方式能够抵抗任意攻击，具有简单美。

参考文献

• Specification for Discreet Log Contracts
• Discreet Log Contracts
• DLC 原理解析及其优化思考
• Optimistic Rollup
• BitVM 2: Permissionless Verification on Bitcoin