手握近百万BTC 揭秘巨鲸Coinbase是如何管理它们的

写在前面：根据chain.info统计的数据显示，当前由Coinbase管理的比特币资产已达到了970,294.77 BTC（价值约85亿美元），而其中有大部分资产是由Coinbase Custody在负责保管，而巨额的用户资金，必然要配备最高级别的保管措施及管理方式，因为安全性对于大型机构和高净值个人而言，是他们愿意将大量资产托管给服务商的主要原因。

而在这篇文章中，Coinbase Custody的工程经理Andrei Anisimov介绍了该公司如何使用比特币“父子支付”（Child-Pays-For-Parent）技术来管理他们的钱包。

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以下为译文：

安全性是所有托管技术的主要内容，而客户则主要通过可靠性和便利性来判断我们的产品。我们的用户经常会执行一些高价值、高实效性的提款交易，然后期望在区块链的交易确认方面不会有延迟，并且有干净可预测的金额可以到达目的地地址（也就是说，不会从金额中扣除任何费用）。

幸运的是，比特币的先进技术“父子支付”（CPFP）能够帮助我们实现以上的所有要求，即：零费用交易、可靠的确认时间，同时保持安全的冷存储基本属性（每个私钥只严格使用一次）。

比特币费用和冷存储

通常来说，提交给比特币网络的每一笔交易，都需要有一笔支付给矿工的费用，然后矿工会处理该交易，并将其纳入一个区块当中。平均而言，比特币网络每10分钟会产生一个区块。当所有待处理交易的大小超过区块大小限制（1MB）时，矿工将优先考虑具有高手续费的交易，同时将低费用交易推迟到下一个区块。这样的过程可能会重复多次，从而导致交易无限期地推迟（直至网络堵塞的情况消除）。

如果你在2017年-2018年进行过比特币交易，你可能还记得，在价格波动剧烈期，以及其它重要事件高峰期间，比特币交易经常会出现数小时甚至数天的延迟。在这段时间里，为了确保交易不被延迟，而支付超100倍正常交易费用的情况并不少见。下图显示了比特币费用的波动情况。

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（图：比特币交易费用历史数据，来自https://jochen-hoenicke.de/queue/#0,all）

在Coinbase Custody，我们意识到了这一障碍，并尝试了一些解决方案，以在客户最需要的时候为他们提供优势。一个显而易见的解决方案，是在广播交易之前，立即计算交易费用，知道当前的网络状况，使得我们能够预测最佳的费用。

不幸的是，冷存储的安全要求，使得在广播之前是很难估算费用的。

冷存储遇到的挑战

冷存储安全模型，要求事先完全了解完整的交易有效载荷（包括金额和目的地），以防止在密钥恢复过程启动后，对有效载荷进行任何的更改。

另一方面，由于交易费用被编码在有效载荷中，因此这意味着必须提早在广播交易前计算费用。如果在该时间间隔内，网络突然变得拥挤，则计算出的费用可能不足以及时确认交易。

父子支付（CPFP）解决方案

比特币UTXO模型的一个有趣的特性是，交易是可以捆绑在一起的，然后矿工对费用进行整体评估。例如，如果一项（子项）交易花费了另一项（父项）交易的输出，则子项交易可以同时为这两项交易支付费用，而矿工是别无选择的，如果他们想从子项交易中收取超额费用，他们只能纳入父项交易。这种方法，通常被称为“父子支付”（CPFP）方案。

Coinbase的客户平台使用该方案来加速提款已经有很长一段时间了，你可以在博客文章中了解到更多的信息，而Custody所面临的独特挑战，迫使我们重新考虑该方法，并由此提出了不同的设计。

在Custody托管产品中，我们使用“父子支付”（CPFP）技术将费用估算移动到广播之前。此外，我们使用特殊的加油站服务来支付交易费用。逐步的方法如下：

1. 当一笔提款从冷钱包地址发起时，我们会进行初始费用估算，并使用加油站服务向该地址发送10倍的估算费用；

2. 除了目的地和找零输出之外，当构建取款（父）交易时，我们添加一个输出，将预充的10倍费用移动到一个特殊的“费用”地址（该地址为每次取款生成，并且仅用一次）。我们把这个输出称为“CPFP link”。

3. 一旦在密钥恢复仪式结束以及广播前签署了主交易，费用将根据当前网络条件重新估算。

4. 费用地址会生成一笔子交易，它会花费CPFP link输出，支付两笔交易的费用，并将剩余的预充费用发送回加油站。

举例说明

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让我们通过一个具体的例子来更好地理解这个解决方案的机制。请注意，为了简单起见，这里省略了一些小细节。

假设我们有一个客户，他账户里的余额是15 BTC，然后他想从Custody账户中提取12 BTC到一个外部比特币地址。以下是将要发生的步骤（请注意，聪是比特币中最小的单位，它等于0.00000001 BTC）：

1. Custody估计完成这笔交易的费用为10000聪；

2. 加油站将10倍估算费用的10万聪发送到冷钱包地址（存放待提取资金的地址）；

3. Custody生成的取款交易有两个主要输出：12 BTC到目的地地址，3 BTC“找零”返回冷钱包；

4. 我们添加了第三个“CPFP-link”输出，将10万聪移动到新生成的费用地址（这笔金额稍后将用于支付费用）；

5. “密钥恢复”仪式开始。其结果是，一个已签名的交易有效载荷准备好向网络广播；

6. 就在广播之前，我们再次估算下费用，事实证明，网络突然变得拥挤，现在的费用是最初估算费用的2倍（即2万聪）；

7. 我们创建一笔子交易，该交易花费“CPFP link”输出，支付2万聪费用，并将剩余的8万聪返回到加油站；

8. 我们把这两笔交易广播到网络；

在这之后，目的地地址会接收到完整的12 BTC金额。而从用户的角度来看，费用和子交易都是不存在的，它们被抽象了出来，由此实现了可靠的零费用比特币取款。